TOPOLOGI (Разновидности сетевых топологий)

ТОПОЛОГИИ СЕТЕЙ ПД, ФУНКЦИОНИРУЮЩИХ

В СОСТАВЕ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ (СУ)

К наиболее важным требованиям, предъявляемым к СПД, функционирующим в СУ рассредоточенными объектамиСУРО), относятся:

• обеспечение работы СУ в реальном масштабе времени;

• осуществление информационного обмена с высокой верностью;

• надежное функционирование.

Выполнение этих требований существенно зависит от параметров и характеристик СПД, входящих в состав СУРО.

Основные показатели и параметры любой сети можно разделить на две группы:

• морфологические (структурные характеристики); Морфология — наука о форме и строении организма

• функциональные (параметры качества обслуживания и показатели эффективности ПД).

Под структурой СПД, входящей в состав СУРО, понимается совокупность оконечного оборудования, являющегося неотъемлемой частью пунктов управления (ПУ) и контролируемых пунктов (КП), узлов коммутации, концентраторов, мостов, шлюзов и т.д. и соединяющих их линий и каналов связи.

В дальнейшем оконечное оборудование, входящее в состав ПУ и КП, о также различные терминалы мы будем называть терминалами, рабочими станциями или узлами.

Совершенно очевидно, что структура сетей ПД определяется структурой СУРО, в состав которых они входят, и является многоточечной.

Многоточечная структура — структура, в которой два или более КП соединяются КС с ПУ.

При рассмотрении структур сетей ПД, в виде совокупности терминалов и соединяющих их КС, пользуются термином топология. В данном случае топология сети — геометрическая форма (или физическая связность) сети. Топология сети определяется способом соединения ее узлов каналами (кабелями) связи и характеризует физическое расположение ЭВМ, кабелей и др. компонентов сети.

Кроме термина «топология» для описания физической компоновки употребляются термины:

• физическое расположение;

• компоновка;

• диаграмма;

• карта.

При проектировании сетей используется и понятие «архитектура», которая определяется сводом форматов, последовательностей действий, интерфейсов, протоколов, логических структур, в совокупности обеспечивающих взаимодействие между аппаратными и программными средствами сети.

Топология сети влияет на:

• состав необходимого сетевого оборудования;

• возможность расширения сети (наращиваемость);

• способ управления сетью;

• характеристики и параметры сетевого оборудования:

• надежность,

• стоимость,

• задержка,

• пропускная способность.

Задержка сети — это время передачи сообщений между абонентами, т.е. время между передачей сообщения абонентом-источником и его приемом абонентом-получателем (адресатом).

Пропускная способность — это максимальное число битов абонентских сообщений, которые могут передаваться через сеть в единицу времени.

Рассмотрим основные и наиболее часто используемые топологии сетей ПД, функционирующих в СУРО. Естественно, что эти топологии носят общий характер и широко используются в ЛВС.

На практике используются следующие базовые топологии:

1. шинная,

2. звездообразная,

3. кольцевая,

4. древовидная,

5. ячеистая (смешанная или многосвязная),

Все остальные топологии получаются комбинацией базовых.

Примечание. При рассмотрении ЛВС выделяют три базовые топологии:

1. шинную (;

2. звездообразную (

3. кольцевую (

на основании которых и строят все ЛВС.

Ц епочечная структура СУРО — многоточечная структура, в которой КП соединены общим каналом с ПУ.

Рис. 1.

(Рассказать где используется такая структура — нефте-газопроводы)

Цепочечной структурой СУРО непосредственно связана с шинной топологией для рис.1а, или с последовательно соединенными через некоторое устройство шинами (рис. 1б).

Шинная топология (магистральная), — топология при которой станции подключаются к шинному магистральному каналу (линейная шина (.

Данная топология относится к наиболее простым и широко распространенным топологиям ЛВС.

В сетях с шинной топологией все терминалы подключаются к одному кабелю с помощью приемопередатчиков. Такой кабель часто называют магистралью).

Канал оканчивается с двух сторон пассивными терминаторами, предназначенными для поглощения падающей электромагнитной волны. Терминаторы представляют собой обычные резисторы, включенные между токонесущей жилой и экраном кабеля. Сопротивление терминаторов равно волновому сопротивлению кабеля. Все концы кабеля должны быть к чему-нибудь подключены (например, к компьютеру, к баррел-коннектору для увеличения длины кабеля). К любому свободному концу кабеля должен быть подключен терминатор.

В большинстве реализаций физическая среда передачи шинной сети может состоять из одной или нескольких секций кабеля, связанных специальными соединителями. В результате образуется так называемый сегмент кабеля.

Шинные сети имеют довольно ограниченные возможности по наращиванию в силу затухания сигналов в КС. Каждая врезка и каждый соединитель несколько изменяют характеристики физической среды передачи. Поэтому для каждой реализации имеются, как правило, ограничения на общую длину кабеля связи и его сегментов, на расстояние между соседними точками подключения узлов (т. е. мин. и макс. длину сегментов) и на количество подключений к кабелю.

В то же время подключение новых узлов осуществляется весьма просто с помощью пассивных врезок. Легко осуществляется и трассировка кабелей шины. В большинстве реализаций несколько оконечных систем могут подключаться к шине через общий приемопередатчик.

При реализация физической шины желательно пассивное подключение станции к шине таким образом, что отказ какой-либо станции не влиял на работу шинной сети.

Узлы подключаются непосредственно к соединителям кабельных секций либо с помощью специальной врезки, которая просто прокалывает коаксиальный кабель до контакта с центральным проводником.

При такой топологии сообщения, посылаемые каждой станцией, передаются в широковещательном режиме всем сетевым станциям.

Кроме того, станция может «прослушивать» и принимать все сообщения, которые поступают в ее интерфейс с шиной, однако она не может изъять И-ю из шины или осуществить какую-либо перезапись И-и, передаваемой по шине.

Каждый узел имеет уникальный идентификатор и принимает сообщение, если в нем адрес узла-получателя либо совпадает с его собственным идентификатором, либо является идентификатором широковещательного или группового сообщения.

Поскольку один общий КС (шина) используется всеми абонентами сети, такие сети называются также моноканальными. В моноканальных сетях обычно осуществляется временное уплотнение канала. Частотное уплотнение в ЛС в настоящее время используется очень редко.

Для того, чтобы передать по шине, свои собственные сообщения, станция должна получить на это соответствующее разрешение (право). Реализация этого права осуществляется через децентрализованную процедуру, которая называется методом доступа к среде.

Управление доступом к среде входит в функции канального уровня и осуществляется в соответствии с протоколом канального уровня.

Если имеется случай последовательно соединенных магистральных линий (сегментов) (для СУРО на рис. 1б), то в этом случае в местах соединения сегментов устанавливаются специальные связующие элементы:

• повторители, осуществляющие трансляцию сигналов из одного сегмента сети в другой и согласование параметров проводных ЛС. Повторители могут быть двух типов:

1. осуществляющие простое усиление и усиление с восстановлением (в этом случае повторитель рассматривается как открытая система, осуществляющая трансляцию последовательности бит на физическом уровне);

2. производящие: прием — декодирование с исправлением ошибок — кодирование — передачу (в этом случае повторитель осуществляет трансляцию канальных БДП на канальном уровне ЭМВОС);

• мосты, соединяющие однородные сети производящие трансляцию пакетов:

  1 — всегда,

  2 — только в том случае, когда пакет предназначен станциям, находящимся в другом сегменте.

  В мосте реализуется механизм доступа к среде, причем для каждого из сегментов сети управление доступом производится независимо;

• шлюзы, соединяющие разнородные сети, и осуществляющие преобразование форматов и протоколов передачи данных. В шлюзах для каждого из сегментов реализуется свой возможно различающийся механизм доступа к среде.

Магистральная линия рис. 1а может быть также разбита на сегменты. Разбиение делается в двух случаях:

1. когда длина линии большая и необходимо установить повторители или мосты для усиления и восстановления сигналов;

2. если рассмотреть в СУРО направленность и интенсивность И-х потоков, то очевидным является факт, что интенсивность потока будет убывать по мере удаления от ПУ. Поэтому иногда целесообразно разделить шину на сегменты и в каждом сегменте использовать сети ПД с различными характеристиками. В сегменте, к которому подключен ПУ необходимо использовать высокоскоростную сеть ПД с дорогостоящими КС, обладающими большой пропускной способностью. В сегментах, расположенных на периферии, можно использовать низкоскоростные сети с дешевыми КС.

Шинные сети чувствительны к заземлению КС и к подаче на него избыточного по уровню сигнала (электрический разряд, случайное замыкание на посторонние линии питания), поэтому в приемопередатчике шинной сети необходима электрическая (трансформаторная или оптическая) развязка его абонентской и канальной частей.

Пропускная способность и задержка в шинных сетях определяются большим числом параметров: методом доступа, полосой пропускания ЛС, числом узлов сети, длиной сообщений и др.

Расширение ЛВС