Абоненты моноканала оперируют только электрическими сигна­лами, а по световодам передаются лучи света. Поэтому блоки доступа в схеме, приведенной на рис. 15, кроме своих обычных функций выполняют операции, связанные с преобразованиями электрических сигналов в световые и обратно.

Технологически источник и преобразователь света должны быть точно подключены к торцу световода. Поэтому сейчас каждый световод передает информацию только в одном направлении. Вслед­ствие этого каждый луч звездообразного общего звена схемы, изо­браженной на рис. 10, представляется на рис. 15 двумя свето­водами.

Распределительный блок благодаря осуществляемому в нем смешению световых сигналов обеспечивает передачу света, полученного по одному из лучей, всем исходящим из него лучам об­щего звена. Число лучей, а следовательно, и количество подключаемых к моноканалу абонентских систем могут достигать сотен. Естественно, что при наличии в моноканале абонентов источник света должен иметь мощность, достаточную для восприятия, приемниками света после деления света в распределительном блоке на N частей. Световоды используются и в магистральных моноканалах. Однако из-за технических трудностей, связанных с созданием ответвлений к блокам доступа, число последних не превышает пока десяти.

Моноканал является эффективным средством соединения значительного числа абонентских систем, имеющим серьезные преимущества:

Недостатки. Достоинства:

- возможность одновременной передачи данных и речи,

- высокие скорости передачи информации,

- простота прокладки моноканала,

- большая надежность работы,

- возможность подключения новых систем без остановки инфор­мационно-вычислительной сети,

- малая общая длина всех звеньев моноканала.

Вместе с тем моноканал обладает и рядом недостатков:

- высокая стоимость физической среды,

- сильные шумы, появляющиеся в моноканале при большом числе блоков доступа,

- относительно  сложные  формы  управления  передачей.

3.2  Поликанал

Нередко в информационно-вычислительных сетях для передачи7 данных используются методология и техника стандартного кабель­ного телевидения, обеспечивающие особенно высокую пропускную-способность. Так как производительность и скорость передачи данных здесь велики, то в физической среде выделяются частот­ные полосы. Поэтому через физическую среду, которой, как правило, является широкополосный коаксиальный кабель, передаются аналоговые (а не дискретные) сигналы.

Частотная полоса может выполнять те же функции, что и физи­ческая среда рассмотренного в предыдущем параграфе монока­нала, — передавать информацию от абонентской системы-отпра­вителя ко всем абонентским системам информационно-вычисли­тельной сети. Если обеспечить взаимодействие такой частотной полосы с необходимым числом блоков доступа, то получим ком­муникационную подсеть, именуемую частотным многоточечным .каналом.

В случаях, когда это необходимо, в частотной полосе выделя­ется нужное число частотных, субполос, каждая из которых имеет небольшую пропускную способность и обеспечивает соединение .двух абонентских систем. Связав субполосу с блоками доступа, .можно создать частотный двухточечный канал.

Назовем поликаналом группу коммуникационных подсетей, •созданных на базе единой физической среды, в которой за счет частотного уплотнения выделяется множество логических частот­ных двух- и многоточечных каналов. По каждому частотному каналу, выделяемому в поликанале, информация передается нало­жением сигналов на несущую частоту. Так как поликанал харак­теризуется широким диапазоном передаваемых частот, то его нередко называют широкополосным каналом.

В схемном отношении поликанал выглядит так же, как и моноканал (рис. 3.10—3.12). Он состоит из физической среды и блоков доступа. Вместе с тем логическая структура поликанала существенно отличается от структуры моноканала. Главное отличие состоит в том, что моноканал образует одну, а поликанал — группу коммуникационных подсетей. Поэтому на базе моноканала стро­ится одна, а на основе поликанала — множество коммуникацион­ных подсетей.

Таким образом, через поликанал по К частотным каналам одновременно передается К сигналов. Число частотных каналов может достигать сотен. Так как поликанал образует множество частотных двухточечных каналов, он, как правило, имеет комму­татор каналов. Задачей последнего является подключение свобод­ных двухточечных каналов к абонентским системам, которым необходимо провести сеанс передачи данных.

Как было показано (рис. 2), моноканал может иметь четыре 'формы: звездообразную, древовидную, магистральную либо коль­цевую. Что же касается поликанала, то из-за наличия в нем значительного числа параллельно функционирующих частотных каналов кольцевая форма здесь не используется.

Каждый поликанал содержит большое число однонаправленных аппаратов (усилителей, расщепителей, повторителей и т. д.), поэтому частотные каналы, выделяемые в поликанале, передают информацию только в одну сторону.

Существует (рис. 3.19) два метода передачи информации в поликанале.

Первый из них заключается в том, что в поликанале выделя­ются пары частотных каналов, передача информации по которым осуществляется на различных частотах (на рис. 3.19,а показана только одна пара каналов). Канал 1 здесь собирает блоки данных, передаваемые абонентскими системами. Что же касается канала 2, то он, наоборот, раздает этим системам полученные им блоки данных. А так как каналы работают на разных частотах, то поли­канал имеет головной преобразователь частоты. Его задачей является передача блоков, полученных из канала 1, в канал 2.

            Существует (рис. 16) два метода передачи информации в поликанале.

Первый из них заключается в том, что в поликанале выделя­ются пары частотных каналов, передача информации по которым осуществляется на различных частотах (на рис. 3.19,а показана только одна пара каналов). Канал 1 здесь собирает блоки данных, передаваемые абонентскими системами. Что же касается канала 2, то он, наоборот, раздает этим системам полученные им блоки данных. А так как каналы работают на разных частотах, то поликанал имеет головной преобразователь частоты. Его задачей является передача блоков, полученных из канала 1, в канал 2.

Второй метод передачи информации заключается в том, что кабель делает (рис. 16,6) петлю в головной части поликанала и благодаря этому дважды проходит мимо всех блоков доступа. Одна его часть (подканал 1а) собирает блоки данных, а вторая (подканал 16) — раздает эти блоки. Такой поликанал назовем петлеобразным.

Сравнивая оба метода, следует отметить, что при использова­нии первого из них длина дорогостоящего поликанала (вместе с каналообразующими элементами: повторителями, расщепителями и т. д.) сокращается вдвое. Однако при этом вдвое уменьшается и пропускная способность поликанала, ибо одна его половина собирает, а вторая — раздает те же блоки данных. Поэтому выбор метода зависит от экономических факторов и необходимой пропускной способности поликанала.

Таким образом, в поликанале вся информация передается через: головной преобразователь частоты либо в головную часть поликанала. Вследствие этого в поликанале пути, по которым передаются блоки данных, оказываются в среднем вдвое длиннее, чем в моноканале. Так, на рис. 17 показаны пути передачи информации из абонентской системы В абонентскую систему  как в моноканале (а), так и в частотном многоточечном канале поликанала (б).Во втором случае блоки проходят через головную часть поликанала. Поэтому их путь значительно длиннее.

            Логическая структура поликанала достаточно сложна. Это свя­зано с тем, что поликанал предоставляет значительное число параллельно идущих групп физических соединений. Структура зависит (рис. 3.19) от метода передачи информации в поликанале. Так, для способа, показанного на рис. 3.19,6, логическая структура поликанала имеет вид, изображенный на рис. 3.21. В представлен­ном здесь петлеобразном поликанале за счет частотного уплот­нения созданы три группы соединений. Любая группа состоит из двух (а, б) частей, соединяемых петлей.

Каждая группа соединений поликанала используется двояким образом. Так, если подключить к точкам 1...1 более двух або­нентских систем, то группа соединений будет определять много­точечный канал. Если же к точкам 2... 2 подключить две абонент­ские системы, то группа соединений образует двухточечный канал.

Если для создания поликанала используется метод, изображен­ный на рис. 3.19,а, то логическая структура поликанала несколько видоизменяется. В этом случае (рис. 3.22) части а, б групп со­единений не связываются петлей, а подключаются к головному преобразователю частоты. В остальном логическая структура оста­ется такой же, как и в случае использования метода передачи информации с образованием петли в головной части поликанала.

Блок доступа в поликанале имеет, в общем, ту же структуру (рис. 3.17), что и в моноканале, но в нем выявляется и ряд новых функций. Так, в поликанале блок доступа должен передавать в физическую среду аналоговые сигналы. Взаимодействие же блока с абонентом происходит на дискретной основе. Следовательно, блок доступа должен осуществлять необходимые преобразования дискретных сигналов в аналоговые и наоборот. Кроме того, в поли­канале часто блок доступа должен работать попеременно (не сразу) с различными частотными двухточечными каналами. По­этому в кем должна быть предусмотрена возможность изменения; частот передаваемых и принимаемых аналоговых сигналов.

Чаще всего физической средой поликанала является широко-полосный коаксиальный кабель. Световоды в поликаналах пока не используются, ибо волоконная оптика еще не обеспечивает выпол­нения нужных для этого требований.

Достоинствами поликанала являются его универсальность и высокая пропускная способность. Выделяя различные полосы и субполосы, здесь можно обеспечить передачу информации для широкого круга абонентов от терминалов ЭВМ до аппаратуры стандартного телевидения. Единые физические средства, исполь­зуемые для передачи, также относятся к положительным качест­вам поликанала. Однако поликанал очень дорог, громоздок и сло­жен в эксплуатации. Поэтому поликаналы применяются только в больших локальных информационно-вычислительных сетях с широким спектром типов абонентов.

Рис. 18. Логическая структура петлиобразного канала

Рис. 20. Логическая структура поликанала с головным преобразоывателем частоты

4. Циклическое кольцо

Циклическим кольцом является (рис22) коммуникационная подсеть, выполненная в виде кольца, содержащего повторители в тех точках, в которых необходимо подключение абонентских систем. Каждый повторитель обладает небольшой задержкой, не­обходимой абонентской системе для записи данных и чтения-информации, проходящей мимо нее по кольцевому каналу. К по­вторителю подключается блок доступа, соединяемый абонентским звеном с абонентской системой. Так как каждый повторитель имеет задержку, время передачи блока данных по кольцу оказыва­ется зависимым от числа подключаемых абонентских систем.

Логическая структура циклического кольца, соответствующая' схеме, представленной на рис. Рис.22, показана на рис. 23. Характерной ее особенностью является наличие кольца, проходящего* через блоки специальной аппаратуры передачи данных. Каждый из этих блоков содержит блок доступа и повторитель. Последний должен иметь задержку на время, необходимое абонентской си­стеме для определения адреса кадра, приема либо передачи пакета.

Рис. 22. Циклическое кольцо.

Рис. 23. Логическая структура циклического кольца

На рис. 22 показано циклическое кольцо с распределенным управлением. Примером такого кольца является сеть Ringnet, созданная фирмой Prime Computer. Однако сложности, которые вносит распределенное управление в подсеть, привели к выпуску также циклических колец, в которых используется централизован­ное управление. Для этой цели добавляется устройство, именуемое монитором циклического кольца. Примером такого кольца явля­ется подсеть Cambridge Ring.

В большинстве случаев циклические кольца строятся на базе скрученных пар проводов, плоских либо коаксиальных кабелей. Однако все шире в циклических кольцах используется волоконная оптика. Это связано с тем, что здесь нет надобности в осветителях света.

Пример циклического кольца, построенного на световодах, показан на рис. 24. В отличие от схемы, представленной на рис. 22, здесь появились два новых типа компонентов: оптиче­ский передатчик и приемник. Оптический передатчик преобразует электрический сигнал в световой и направляет последний в свето­вод. Оптический приемник, наоборот, получает из световода световой сигнал и преобразует его в электрический. Ненадежность кольца приводит при выходе из строя одного из компонентов к остановке работы всей сети. Поэтому ведутся работы по созданию. оптических переключателей, отключающих от кольца неисправные его части. Для повышения надежности функционирования, а иногда и увеличения пропускной способности в информационно-вычислительной сети нередко устанавливается несколько циклических колец. Чаще всего используют две коммуникационные подсети, информация в которых по циклическим кольцам передается в раз­ных направлениях. Пример такой сети показан на рис. 25. Сеть содержит два циклических кольца (1, 2), к которым подключаются абонентские системы А—Г.

Рис. 24. Циклическое кольцо выполненное на световодах       Рис. 25. Группа циклических колец

Главным слабым местом циклического кольца является нена­дежность кольцевой цепочки повторителей. Для устранения этого недостатка разработчики коммуникационных подсетей предлагают два пути.

Первый из них заключается в том, что параллельно с каждым повторителем устанавливают (рис 26) электронный переключатель. В случае неисправности переключатель замыкает цепь, соз­давая обходный путь вокруг повторителя.

Второй путь заключается в том, что в геометрическом центре коммуникационной подсети создается канальный центр (рис. 27). К нему стягиваются все звенья циклическго кольца, образуя исходящие из центра петли. На прежнем месте остаются лишь повторители и точки подключения абонентских систем. В ка­нальном центре устанавливают электронные переключатели, от­ключающие петли без разрыва кольца, выводя из работы необхо­димый повторитель и связанную с ним абонентскую систему.

Сравнивая схемы, представленные на рис. 26 и 27, следует отметить, что во второй из них значительно удлиняются звенья кольцевого канала. Однако в схеме, приведенной на рис. 27, значительно упрощается задача перекоммутации этих звеньев.

В циклическом кольце должна быть обеспечена синхронизация работы всех повторителей. Для этого осуществляется тактирование движения кадров по кольцу. Оно выполняется следующим образом:

- в начале работы кольца выделяется главный повторитель, под такты работы которого подстраиваются  все остальные повторители.

- осуществляется подтягивание   (во времени)   отстающих повто­рителей,

- во время работы кольца выполняется фазовая автоподстройка повторителей.

     Циклическое кольцо является простым типом коммуникацион­ной подсети. Оно обеспечивает:

- легкость подключения абонентских систем,

- несложное управление передачей данных,

- низкую стоимость сети.

Однако  циклическое  кольцо  обладает  и  рядом  значительных

недостатков. К ним в первую очередь относятся:

- ненадежность, связанная с тем, что выход из строя одного эле­мента кольца приводит к прекращению работы    всей сети,

- возрастание времени передачи данных по кольцу при увеличе­нии числа абонентских систем, подключенных к сети,

- трудности, связанные с передачей речи,

- необходимость синхронизации работы всех повторителей, уста­новленных в кольце.

Рис. 26. Повторитель с шунтирующем переключателем       Рис.27. Цикл. кольцо с канальным центром

Литература

1.      M59 Компьютерные сети+. Учебный курс: официальное пособие Microsoft для самостоятельной подготовки/Пер. с англ. — М.: Издательско-торговый дом «Рус­ская Редакция», 2000. — 552 стр.: ил.

2.   Якубайтис Э.А. Локальные информационно-вычислительные сети. – Рига: Зинатне, 1985г. 284с

Страницы: 1, 2, 3, 4