Новосибирский государственный технический университет

Кафедра вычислительной техники

Расчётно-графическая работа

по дисциплине «Сети и ЭВМ»

на тему

«Коммуникационные подсети »

Группа: АМ-110

Студент: 

Преподаватель: Мищенко В.К.

Новосибирск, 2004

Содержание

1. Общие характеристики подсетей 3

1.1 Коммуникационная подсеть 3

2. Одноузловая коммуникационная подсеть 6

3. Многоузловая коммуникационная подсеть 9

3.1. Моноканал 11

3.2 Поликанал 15

4. Циклическое кольцо 19

Литература 22

1. ОБЩИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОДСЕТЕЙ

Коммуникационная подсеть представляет собой совокупность физической среды, программных и аппаратных средств, обеспечи­вающих передачу информации между группой абонентских систем. Рассматриваемая подсеть является важным компонентом инфор­мационно-вычислительной сети. В соответствии с этим к ней предъ­являются требования, основные из которых сводятся к следующим:

- высокая надежность передачи блоков данных

- небольшая стоимость передачи

- высокая скорость передачи

- износоустойчивость и долговечность оборудования

- малые потери информации

- минимальный штат обслуживания

- передача данных, закодированных любым способом.

До сих пор коммуникационные подсети в основном использо­вались для передачи информации между такими абонентами, как ЭВМ и терминалы. Параллельно этому существуют телевизионная, телефонная, телеграфная и телетайпная сети. И каждая из них предназначена для определенного вида информации. В последние годы начался переход на передачу любой информации в дискрет­ной форме. Это открыло возможность создания интегрированных, коммуникационных подсетей, к которым подключаются различные типы абонентов.

1. Коммуникационная подсеть

Любая коммуникационная подсеть предназначена для обеспечения различных форм взаимодействия абонентских си­стем друг с другом. Точки подключения систем к рассматриваемой сети определяются интерфейсом коммуникационной подсети. Для всех абонентских систем этот интерфейс один и тот же. Однако в последнее время в коммуникационную подсеть стали включать дополнительные функции, связанные с преобразованием нестан­дартных интерфейсов в интерфейс коммуникационной подсети. Такие подсети именуются интеллектуальными.

Первоначально через коммуникационную подсеть передавалась информация, предоставляемая либо потребляемая ЭВМ и терми­налами. Теперь же все чаще через ту же подсеть направляют звукограммы, речь, графические и даже телевизионные изображе­ния. Естественно, что любая подсеть должна обеспечивать раз­личные формы передачи данных, включающие: диалоговые по­сылки, файлы, сообщения и большие массивы информации. Ком­муникационную подсеть определяют четыре основные характерис­тики: трафик, надежность передачи, время установления сквозного (через подсеть) соединения, скорость передачи блоков данных.

Абонентская система

В соответствии с определением коммуникационной подсети выделим пять ее типов: одноузловая, многоузловая, моноканальная, поликанальная, циклическое кольцо.

Рис. 1. Главные компоненты ИВС

Абонентская система

Рис. 2. Типы локальных коммуникационных подсетей

. Эта классификация определяется характером доставки блоков данных от абонентской системы-отправителя к абонентской системе-получателю. Что же касается топологии, то указанные типы подсетей могут иметь одинаковую форму. Так, из рис..2 видно, что кольцевую форму могут иметь многоузловая подсеть, моноканал и циклическое кольцо.

Каждая из пяти типов подсетей (рис.2) имеет свои преиму­щества и недостатки. Поэтому среди них нельзя выделить лучшую. Каждая хороша в своей области, определяемой требованиями, предъявляемыми к подсети.

В коммуникационной подсети следует различать два понятия скорости передачи. Первое из них физическая скорость пере­дачи данных по каналу. Она определяется числом бит, передаваемых в секунду по конкретному каналу. Вторая скорость именуется сквозной. Она характеризуется числом блоков данных в секунду, передаваемых между рассматриваемой парой точек интерфейса подсети (например, между точками а, б, рис.1). Эта скорость является главной, ибо она определяет скорость передачи блоков данных сквозь всю подсеть. А именно эта скорость в первую оче­редь определяет быстродействие коммуникационной подсети. Для удобства сравнения с физической скоростью сквозная скорость ча­сто пересчитывается в биты в секунду.

Так, в одной из локальных сетей [101] физическая скорость передачи данных по каналу равна 3 Мбит/с. Однако сквозная скорость (в пересчете на мегабиты в секунду) составляет лишь 0,6 Мбит/с.

На сквозную скорость влияют многие факторы (табл. 3.1). Анализ их показывает, как велики возможности повышения сквоз­ной скорости.

Следует отметить, что сквозная скорость определяет второй временной фактор быстродействия коммуникационной подсети время сквозного прохода блока данных через (сквозь) эту подсеть. Действительно, легко, себе представить подсеть, в точках интерфейса которой данные проходят быстро, например со скоро­стью 1 Мбит/с. Однако если подсеть создана не оптимально, то блок данных может проходить сквозь нее в течение недопустимо долгого времени, например 0,5 с.

Важной характеристикой коммуникационной подсети является используемая в ней физическая среда:

-эфир,

-световод,

-коаксиальный кабель

-скрученная пара проводов

-плоский кабель и т. д.

На этой основе создается канал совокупность физической среды и каналообразующих аппаратных средств, соединяющая две системы. Примеры каналов, используемых в коммуникационных подсетях, рассматриваются ниже.

Инфракрасный канал является в сетях новым типом канала, использующим эфир. Он удобен для получения высоких скоростей передачи на небольшие расстояния. Примером такого канала яв­ляется разработка, выполненная фирмой Datapoint. Созданный ею для передачи данных аппарат имеет мощность всего 1 мкВт, но обеспечивает при помощи некогерентного инфракрасного излуче­ния передачу дискретных данных при прямой видимости на рас­стояние до 3 км со скоростью 2,5 Мбит/с.

Таблица №1 Факторы влияющие на сквозную скорость.

Фактор	Его характеристика
Количество абонентских си­стем Структура станций	Длина канала определяет время распространения по нему сигнала; повторители, расщепители и другие компоненты канала вносят дополнитель­ные задержки
Топология	Чем больше систем, тем значительнее потери вре­мени на согласование их работы в сети Эффективность структуры, число и расположение буферов памяти, степень аппаратной реализа­ции функций, быстродействие микропроцессо­ров влияют на скорость работы станции
Величина трафика	Число и частота передач увеличивают потери вре­мени на управление передачей
Число ошибок передачи	Потери времени на проверку, переспрос и повтор­ную передачу блоков данных
Эффективность заполнения блоков данных	Чем больше в блоке данных упаковано инфор­мационных бит, тем меньше число необходимых блоков
Объем операций управления	Минимизация обработки прерываний, сообщений о передаче, упаковки/разупаковки позволяет уменьшить потери времени
Интерфейс абонента	Качество и скорость передачи данных между станцией и абонентом также определяют воз­можные потери скорости

Микроволновый канал позволяет передавать информацию на расстояния до 15—20 км (при обеспечении прямой видимости). Здесь скорости достигают 20 Гбит/с.

Быстродействующим, надежным и эффективным при больших потоках данных является световодный канал, в котором в каче­стве физической среды используется сверхпрозрачное стеклово­локно. Простейший световод состоит из кварцевой сердцевины диа­метром 50—70 мкм, окруженной тонкой пленкой из стекла со зна­чительно меньшим коэффициентом преломления, чем сердцевина. Это позволяет отражать световые волны внутрь стеклянного во­локна, не выпуская их наружу. Нередко кварцевая сердцевина световода покрывается пластмассой. Такие световоды дешевле, на менее надежны в работе. В отличие от них стеклянные волокна не подвержены влиянию влаги и температуры, не стареют.

Пропускная способность световодного канала очень высока. Ее теоретический предел определяется десятками триллионов бит в секунду, а практически достигнутая скорость уже равна 2,41 Гбит/с [123]. Излучение света в этом канале осуществляется микролазером либо светоизлучающим диодом. Прием света обес­печивается полупроводниковым фотодиодом.

Преимуществами световодного канала являются надежность, отсутствие взаимных помех в пучке световодов, невосприимчивость к помехам мощных энергетических систем и сетей электросвязи. Световоды имеют малый размер, небольшую массу и хорошо за­щищены от несанкционированного доступа. Вместе с тем внедре­ние световодных каналов сдерживается серийным производством сверхпрозрачных стеклянных и кварцевых волокон.

1. Одноузловая коммуникационная подсеть

Рис. 3. Одноузловая коммуникационная подсеть

Одноузловая коммуникационная подсеть состоит (рис.3) из одной коммуникационной системы (заштрихованный кружок) и группы абонентских каналов, каждый из которых соединяет або­нентскую систему с коммуникационной. Этим и определяется на­звание подсети. Каждый канал заканчивается аппаратурой пере­дачи данных, к которой с наружной части подсети подключаются абонентские системы (пунктирные прямоугольники А—Д). Точки подключения абонентских систем к аппаратуре передачи данных, определяют интерфейс коммуникационной подсети. Естественно, что одноузловая подсеть может иметь только одну форму звездообразную.

Логическая структура одноузловой коммуникационной подсети, соответствующая схемам, представленным на рис.4.

Рис. 4. Логическая структура одноузловой подсети

Она состоит из коммуникационной системы и пяти (А—Д) групп двухточечных физических соединений. Каждая группа соединений (как и на рис. 3.3) заканчивается аппаратурой передачи данных, изображенной здесь полукругом. Группа физи­ческих соединений с парой аппаратур передачи данных, расположенных по концам соединений, представляет канал. В точках ин­терфейса подсети к ней могут подключаться абонентские системы(А-Д).

Коммуникационная система выполняет протоколы всех семи уровней области взаимодействия открытых систем. Однако при основном управлении, связанном с передачей информации между абонентскими системами, используются протоколы только трех нижних уровней: сетевого, канального и физического. Что же ка­сается административного управления подсетью, то здесь исполь­зуются протоколы всех семи уровней.

Функции сетевого (3), канального (2) и физического (1) уров­ней в" коммуникационной системе непосредственно связаны с кана­лами. Над тремя уровнями находится общий для всех них сетевой процесс. Этот процесс обеспечивает маршрутизацию информации: и выполняет функции соединения каналов для передачи по ним пакетов.