rgrvkss (Коммуникационные подсети), страница 2

Современная коммуникационная система, как правило, состоит из группы практически одинаковых микропроцессорных блоков; (рис.5). Один из них специализируется на выполнении админи­стративных функций (сбор статистики, диагностика системы, вы­дача отчетов о работе). Остальные блоки 1—D выполняют функции, связанные с маршрутизацией и коммутацией информации. Число коммуникационных блоков зависит от размеров создаваемой коммуникационной подсети. В случае необходимости, при увели­чении размеров подсети, в коммуникационную систему добавля­ется необходимое число коммуникационных блоков.

Рис. 5. Структура коммуникационной сиситемы

Блоки коммуникационной системы соединяются одной либо, для надежности, двумя общими шинами. Интересна идея использования здесь не многопроводной шины, а одного коаксиального кабеля. Она связана с тем, что шина является сложным образо­ванием, управляющим обменом информацией между микропроцес­сорами. И выход ее из строя приводит к серьезным последствиям. Что же касается коаксиального кабеля, то он является пассивным высоконадежным элементом.

Операторское управление (передача команд, загрузка и перегрузка программ, диагностика и т. д.) коммуникационной систе­мой может осуществляться там же, где система расположена. Для этого административный блок имеет (рис. 3.5) дисплей и печа­тающее устройство. Вместе с тем административное управление коммуникационной системой может осуществляться и из другого удобного для этого места. Тогда дисплей и печатающее устройство оказываются ненужными, а операторское управление системой осу­ществляется дистанционно.

Пример мультимикропроцессорной коммуникационной системы показан на рис. 6. Она состоит из одинаковых микро­процессоров, подключенных к двум кольцевым шинам. Структура такой системы включает до 64 микропроцессоров. Из них два — административных (типа А) и 62 микропроцессора — коммуника­ционных (типа К). Каждый из микропроцессоров работает с опе­ративной памятью от 64 до 256 Кбайт и набором контроллеров.

Процессоры типа А имеют контроллеры, обеспечивающие подклю­чение к каждому из них одного либо двух гибких дисков. В основ­ном управлении диски не участвуют. С них осуществляется за­грузка программ и на них собирается статистика работы комму-шикационной системы.

Рис. 6. Коммуникационная система с кольцевыми шинами.

В отличие от процессоров типа А процессоры типа К подключены к контроллерам взаимодействия с ка­налами. Кроме того, процессоры различных типов имеют, естест­венно, разное программное обеспечение.

Микропроцессоры типа А (основной и резервный) необходимы для административного управления коммуникационной системой. При выполнении этих функций они взаимодействуют с оператором управления коммуникационной подсетью.

Микропроцессоры типа К управляют каналами и обеспечивают маршрутизацию пакетов. Каждый процессор в зависимости от ско­рости передачи данных может взаимодействовать с числом кана­лов, достигающим 16. При этом скорость передачи по двум кана­лам равна 64000 бит/с, а при передаче по 16 каналам она умень­шается до 50 бит/с. Микропроцессоры типа К выполняют функции,, определяемые протоколами трех уровней: сетевого, канального и физического.

Все микропроцессоры взаимодействуют с основной и резерв­ной кольцевыми шинами. Для небольших коммуникационных си­стем используются простые, но относительно медленные шины, каждая из которых передает информацию со скоростью 100 Кбит/с. В больших коммуникационных системах применяются высокоско­ростные шины, быстродействие которых равно 8 Мбит/с.

Первой звездообразной подсетью, которая стала широко ис­пользоваться в различных организациях, является учрежденческая телефонная сеть. Она состоит из автоматической телефонной стан­ции (АТС), связанной абонентскими каналами с телефонными ап­паратами.

С точки зрения способа управления коммутацией и формы ком­мутируемых сигналов АТС прошла три этапа развития На первом из них в АТС использовались механические устрой­ства. Но на втором этапе они были заменены микропроцессорами, Это повысило надежность и быстродействие АТС, позволило доба­вить новые виды телефонного сервиса: переадресация телефонных аппаратов, повторные вызовы, передача сигналов в обусловленное время и т. д. Однако в основном сеть оставалась прежней и обес­печивала передачу аналоговой информации.

Недостатки. Достоинства:

Одноузловая коммуникационная подсеть имеет ряд преиму­ществ, отличающих ее от других типов подсетей. Главными из них являются:

- низкая стоимость включения абонентских систем в сеть,

- возможность использования имеющихся каналов и каналообразующих компонентов учрежденческих АТС,

- применение типовых коммуникационных систем,

- возможность одновременной передачи данных и речи,

- использование простой физической среды

- скрученных пар

проводов.

Наряду с этим одноузловая подсеть обладает и определенными недостатками. Основным из них является наличие уязвимой (в смысле надежности) точки — узла. Это приводит к тому, что все компоненты узла должны иметь необходимый резерв, а диагности­ческие программы

- быстро находить неисправности и подклю­чать резервные компоненты. Кроме того, недостатками одноузловой подсети являются:

- ограниченные скорости передачи данных,

- большая суммарная длина каналов.

3. Многоузловая коммуникационная подсеть

Многоузловая коммуникационная подсеть (рис. 7) в отличие от одноузловой (рис. 3) имеет несколько коммуникационных си­стем. Поэтому кроме абонентских каналов здесь необходимы маги­стральные каналы, связывающие между собой коммуникационные системы. Характер взаимодействия этих систем по магистральным каналам определяется внутренним интерфейсом коммуникационной подсети. Многоузловая подсеть может (рис.2) иметь различную топологию. Так, на рис.7. показана кольцевая форма многоузло­вой подсети. Кроме того, многоузловая подсеть может (рис. 8) быть ячеистой. Эта форма чаще всего применяется в тех случаях, когда удобно или выгодно использовать простые необслуживаемые типы коммуникационных систем, каждая из которых коммутирует небольшое число каналов.

Рис. 7. Кольцевая многоузловая коммуникационная подсеть. Рис. 8. Ячеистая топология

Пример логической структуры многоузловой коммуникационной подсети, соответствующей схеме на рис. 7, показан на рис. 9. Каждая из коммуникационных систем при основном управлении организует три уровня протоколов: сетевой, канальный и физический.

В отличие от одноузловой подсети здесь (рис 1) используется два вида каналов: магистральные (8—10) и абонентские (1—7). Поэтому стандарты на сопряжение с каналом

(1, 1') управление каналами (2, 2') и передачу блоков данных могут быть различными. Для унификации оборудования программного обеспечения желательно, чтобы стандарты в многоузловой подсети были теми же, что и в одноузловой. Это позволяет при необходимости

в одноузловую подсеть добавлять вторую и последующие коммуникационные системы, превращая подсеть многоузловую.

Рис. 9. Логическая структура многоузловой подсети.

В одноузловой коммуникационной подсети коммуникационная система может иметь операторское обслуживание, и тогда здесь располагается административное управление подсе­тью. В многоузловой подсети операторское обслуживание каждой из коммуникационных систем является непозволительной роско­шью. Поэтому в подсети должен быть единый центр, из которого обеспечивается дистанционное операторское обслуживание комму­никационных систем. Центр создается на базе коммуникационной либо абонентской системы.

Недостатки. Достоинства:

Административная система обеспечивает выполнение функции управления многоузловой подсетью. Система выполнена в виде настольного блока, в который встроен дисплей. Она выполняет значительное число функций, в перечень которых входят:

- автоматическое управление подсетью и контроль ее работы»

- удаленная поддержка функционирования коммуникационных, систем, в том числе удаленная загрузка их программного обес­печения,

- теледиагностика и измерение,

- сбор статистики и подготовка отчетов о работе подсети,

- восстановление работы после сбоев и поломок,

- удаленная реконфигурация подсети.

К положительным особенностям многоузловой коммуникацион­ной подсети в первую очередь относятся:

- распределенная структура подсети, хорошо вписывающаяся в

топологию размещения абонентских систем,

- возможность использования простых необслуживаемых комму­никационных систем,

- способность одновременной передачи данных и речи, - использование простых скрученных пар проводов.

Вместе с тем многоузловая подсеть имеет и ряд недостатков,, например:

- значительное число коммуникационных систем и каналов,

- ограниченные скорости передачи информации,

- относительная сложность маршрутизации и управления переда­чей данных.

3.1. Моноканал

Моноканалом является коммуникационная подсеть, в которой •физическая среда обеспечивает одновременную (с точностью до распространения сигнала по физической среде) передачу блоков данных всем сразу подключенным к ней абонентским системам. В физической среде моноканала для осуществления передачи не происходит выделение каких-либо частотных полос, т. е. она используется полностью (монопольно). Поэтому моноканал часто называют каналом с передачей данных в основной частоте. Передача осуществляется в дискретной форме. Моноканал (рис.2) может иметь четыре формы: звездообразную, древовидную, маги­стральную и кольцевую.

Ядром звездообразного моноканала является (рис. 10) общее звено, которое состоит из ветвей, исходящих из одной точки и .заканчивающихся аппаратурой передачи данных. Последняя именуется блоками доступа (БД) к физической среде. Каждый блок доступа соединяется с абонентской системой каналом, называемым абонентским звеном.

Рис. 10. Звезообразный моноканал Рис. 11. Древовидный моноканал

Рис. 12. Магистральный моноканал Рис. 13. Кольцевой моноканал

Границы моноканала определяются точками интерфейса моноканала.

Древовидным моноканалом является, как это следует из назва­ния, моноканал, общее звено которого образует (рис. 11) форму дерева. Такой моноканал используется в тех случаях, когда к нему необходимо подключить значительное число абонентских систем, находящихся на относительно большом расстоянии друг от друга.

В магистральном моноканале общее звено имеет форму маги­страли. Его структура показана на рис.12. Она проста, удобна и поэтому приемлема для большинства сетей. Однако магистраль­ный моноканал уступает древовидному в тех случаях, когда необ­ходимо создать большую локальную сеть, например информацион­но-вычислительную сеть города.

Кольцевой моноканал (рис. 13) имеет форму кольца, к кото­рому подключаются все абонентские системы сети. Этот монока­нал имеет особенность, заключающуюся в том, что при передаче блоков данных системой В кольцо в точке в должно быть логи­чески разорвано и превращено в магистраль.

Принцип передачи информации во всех моноканалах одинаков. Он заключается в том, что любой передаваемый блок данных почти одновременно (с точностью до запаздывания распростране­ния сигналов) принимается всеми абонентскими системами. После этого каждая абонентская система просматривает полученные блоки данных, отбирает адресованные ей блоки и уничтожает остальные.

Логическая структура физических средств соединения, образу­ющих моноканал, структура которого соответствует схемам, приведенным на рис. 10—13, показана на рис.14. Она содержит группу многоточечных соединений, на границах которых располо­жена аппаратура передачи данных, именуемая блоками доступа. Рассматривая структуру моноканала, следует отметить, что много-и одноузловые коммуникационные подсети содержат одну либо не­сколько коммуникационных систем, связанных группами физиче­ских соединений. Коммуникационные системы выполняют при ос­новном управлении функции сетевого, канального и физического уровней. Каждый моноканал, хотя он не выполняет функций об­ласти взаимодействия открытых систем и образуется только груп­пами физических соединений, также обеспечивает необходимый обмен информацией между абонентскими системами. Однако мо­ноканал доставляет посланные блоки данных не одной, адресуе­мой, системе (как в узловых коммуникационных сетях), а всем подключенным к нему абонентским системам.

В информационно-вычислительной сети для передачи информации может использоваться не только один, но и несколько одинаковых либо различных моноканалов. Это происходит тогда, когда необходимо:

- увеличение производительности и надежности передачи данных,

- обеспечение передачи различных видов информации.

Например, в сети может быть несколько моноканалов, по од­ному из которых передаются кадры телевидения, по другому ведутся телефонные переговоры, а по остальным моноканалам взаимодействуют ЭВМ и терминалы.