Учебное пособие по интерфейсам систем промышленной автоматизации, страница 15

Принцип передачи маркера используется в системах, где реакция на события, возникающие в распределённойсистеме, должна проявляться за определённое время (системы реального времени).В кольцевой топологии невозможно применение централизованного контроля.

Единственно возможный в данной топологии метод управления доступом –метод передачи маркера.В топологии «звезда», в зависимости от способа физического подключенияустройств к центральному узлу возможно применение как централизованного, таки децентрализованного метода управления доступом к среде передачи. Если центральный узел выступает в роли фиксированного мастера сети, то каждый каналсвязи «периферийный узел – центральный узел» можно рассматривать как независимое соединение двух устройств. Такое соединение называют «точка – точка»(point-to-point, PtP). Возможность и необходимость обмена данными между периферийными узлами, подключенными к центральному узлу, определяется исключительно программным обеспечением центрального узла.Если же центральный узел выступает в роли пассивного объединительногоустройства (концентратор, hub), служащего для электрического подключения узлов сети к единой среде передачи, то в этом случае «звезда» фактически становится «шиной», и для неё тогда применимы все способы шинного арбитража.Основные виды топологий можно сравнить по трём основным критериям [33]:• режим доступа к сети;• надёжность сети;• возможность изменения числа узлов сети.Сравнение основных топологий представлено в табл.

3.1.751.Таблица 3.1.Сравнительные характеристики основных топологийСравнительныехарактеристики1. Режим доступа2. НадёжностьЗвездаКольцоДоступ черезцентральный узел.Децентрализованныйдоступ. Доступ отузла к узлу.Сбой центральногоузла – сбой всей сети.Сбой узла – сбой всейсети.3. РасширяемостьШинаВозможенцентрализованный идецентрализованныйдоступ.Сбой любого узла неприводит к сбою всейсети.1Возможно увеличениечисла узлов.Ограничено числомВозможно увеличениефизических портов на числа узлов, но времяцентральном узлеответа увеличивается1Кроме мастер-узла при централизованном контроле за доступом к шине3.4.

МОДЕЛЬ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ОТКРЫТЫХ СИСТЕМОбъединение в одну цифровую сеть нескольких устройств – это только начальный шаг к эффективной и надёжной работе системы связи между ними. В дополнение к аппаратным требованиям предъявляется также ряд программных требований. Там, где системы связи, или сети, гомогенные (однородные), то естьобъединяют устройства одного производителя, эти проблемы, как правило, решены. Но когда речь идет о построении сети из устройств различных производителей – эти проблемы обретают множественный характер [33].Системы, являющиеся уникальными (т.е.

их делает и поддерживает толькоодин производитель), работающие по уникальным протоколам связи, получилиназвание «закрытых систем» (closed/proprietary systems), большинство таких систем зародилось во времена, когда проблема интеграции изделий других производителей не считалась актуальной.«Открытые системы» (open systems) приводят специфические требования всоответствие интересам всех.

Только при использовании принципов открытыхсистем интеграция изделий разных производителей в одну сеть может быть решена без особых проблем.В 1978 году Международной организацией по стандартизации (ISO, International Standards Organization) в противовес закрытым сетевым системам и с цельюразрешения проблемы взаимодействия открытых систем с различными видамивычислительного оборудования и различающимися стандартами протоколов былапредложена «Описательная модель взаимодействия открытых систем» (модельВОС, OSI-модель, Open System Interconnection model). Модель ВОС предлагает76структуру для идентификации и разграничения различных составляющих коммуникационного процесса.Модель ВОС не связана с конкретными реализациями и описывает коммуникационный процесс в абстрактных понятиях. Модель ВОС − это концептуальнаямодель процесса коммуникации, основанная на разбиении этого процесса на несколько функциональных уровней, каждый из которых взаимодействует только сосвоими непосредственными соседями.

Такой подход позволяет предоставлять услуги, скрывая при этом механизм реализации, а значит обеспечить определённуюстепень совместимости и взаимозаменяемости.Ниже представлены все уровни и функции этой модели [1, 33, 34].1) Физический уровень (Physical Link Layer)Представляет собой физическую среду передачи – электрическую или оптическую – с соответствующими интерфейсами к сопрягаемым объектам, которыеназываются станциями (stations) или узлами (nodes).

Все вопросы, касающиесясреды передачи, уровней сигналов и частот, кодирования данных, методов передачи, формы и типов разъёмов и т.п. рассматриваются на этом уровне. Физический уровень является единственной материальной связью между узлами.2) Уровень канала данных (Data Link Layer)Реализует функции, связанные с формированием и передачей кадров(frames) от одного узла к другому, обнаружением и исправлением ошибок, возникающих на физическом уровне. При появлении ошибки, например, из-за помех налинии, на этом уровне запрашивается повторная передача повреждённого кадра.В результате канальный уровень обеспечивает верхние уровни услугами по безошибочной передаче данных между узлами. Если несколько устройств используют общую среду передачи, то на этом уровне также осуществляется управлениедоступом к среде. Обычно функции этого уровня реализованы в сетевом адаптере.3) Сетевой уровень (Network Layer)Устанавливает маршрут и контролирует прохождение сообщений от источника к узлу назначения.

Маршрут может состоять из нескольких физических сегментов сетей, не связанных непосредственно. На данном уровне работают маршрутизаторы.4) Транспортный уровень (Transport Layer)Управляет доставкой сообщений от источника к приёмнику. Этот уровеньпредставляет собой интерфейс между прикладным программным обеспечением,запрашивающим передачу данных, и физической сетью, представленной первымитремя уровнями.

Одна из главных задач транспортного уровня – обеспечить независимость верхних уровней от физической структуры сети, в частности от мар77шрута доставки сообщений. Транспортный уровень несёт ответственность за проверку правильности передачи данных от источника к приёмнику и доставку данных к прикладным программам.5) Сеансовый уровень (Session Layer)Отвечает за установку, поддержку синхронизации и управление соединением(сеансом связи, диалогом) между объектами уровня представления данных. Наэтом уровне, в частности происходит удалённая регистрация в сети.6) Уровень представления данных (Presentation Layer)Обеспечивает синтаксическую модель данных, т.е.

кодирование и преобразование неструктурированного потока бит с предыдущего уровня в формат, понятный приложению-получателю на следующем уровне или, иначе говоря, восстановление исходного формата данных – сообщение, текст, рисунок и т.п.Задачей уровня является трансляция данных из одного формата в другие,сжатие/распаковка данных и их шифровка/расшифровка при необходимости. Этотуровень включает функции дисковой и сетевой операционных систем.7) Уровень приложений (Application Layer).Самый верхний уровень, на котором решаются, собственно, прикладные задачи.

На этом уровне работают приложения, с которыми имеет дело пользователь.Этот уровень является наивысшим и, в то же время единственным не полностьюскрытым от пользователя.В процессе передачи сообщение проходит от уровня 7 до уровня 1 передающей системы, причем каждый уровень добавляет к нему свой заголовок или подвергает его какой-либо обработке. Кадры, составляющие сообщение, передаютсячерез среду связи в принимающую систему, где, проходя через уровни от первогодо седьмого, они лишаются заголовков и вновь собираются в сообщение.Физический уровень – единственный имеющий материальное воплощение(аппаратную реализацию). Остальные уровни представляют собой наборы правилили описания вызовов функций, реализованные программными средствами.

Тринижних уровня называются сетевыми или коммуникационными уровнями, так какони отвечают за доставку сообщений. Три верхних уровня относятся к прикладному программному обеспечению и связаны с содержательной стороной сообщений. Четвертый, транспортный уровень, осуществляет связь между коммуникационно-ориентированными и проблемно-ориентированными уровнями.Все, что находится выше седьмого уровня модели, это задачи, решаемые вприкладных программах. Идея семиуровневого открытого соединения состоит нев попытке создания универсального множества протоколов связи, а в обеспечении78«модели», в рамках которой могут быть использованы уже существующие различные протоколы.Основная идея модели ВОС довольно проста [1]. Два объекта, находящиесяна одном уровне, соединяются виртуальной (логической) связью.

Для объектоввиртуальная связь представляется реальным каналом связи, хотя виртуальное ифизическое соединения совпадают только на первом уровне. Объекты обмениваются данными в соответствии с протоколом, определённым для их уровня. На самом деле объекты запрашивают услуги непосредственно у нижележащего уровняс помощью вызова процедур (рис. 3.3), при этом внутренние механизмы недоступны запрашивающему объекту и могут измениться в любой момент без его уведомления.