Гл1_06 (1031608), страница 15
Текст из файла (страница 15)
К этому уровню имеют отношение характеристики физических сред передачи данных, такие как полоса пропускания, помехозащищенность, волновое сопротивление и другие. На этом же уровне определяются характеристики электрических сигналов, передающих дискретную информацию, например,Рябов Владимир Тимофеевич. Кафедра «Электронные технологии в машиностроении»МГТУ им. Н. Э. Баумана, V_Ryabov@mail.ru55крутизна фронтов импульсов, уровни напряжения или тока передаваемого сигнала, тип кодирования, скорость передачи сигналов. Кроме этого, здесь обычно стандартизуются типыразъемов и назначение каждого контакта.Например, для канала RS-485 оговорены требования к выходным каскадам передатчика – формирователя сигналов и входных каскадов приемника.
Согласно этим требованиям изготовители электронных компонентов выпускают интегральные схемы – драйверы канала. Отразработчика САУ требуется правильная разводка линий связи, выбор соответствующего кабеля и т.п. Канал RS-485 широко используется в системах управления технологическим оборудованием. В приложении 1 приведена статья «Правильная разводка сетей RS-485», выполнение рекомендаций которой позволит Вам избежать множества проблем при практическихработах в этой области.Канальный уровень (Data Link layer) во первых проверяет доступность канала. Этоособенно важно для линий связи с произвольным доступом. Другой задачей канальногоуровня является реализация механизмов обнаружения и коррекции ошибок.
Для этого на канальном уровне биты группируются в наборы, называемые кадрами (frames). Канальный уровень обеспечивает корректность передачи каждого кадра, помещая специальную последовательность бит в начало и конец каждого кадра, для его выделения, а также вычисляет контрольную сумму, обрабатывая все байты кадра определенным способом и добавляя контрольную сумму к кадру. Когда кадр приходит по сети, получатель снова вычисляет контрольную сумму полученных данных и сравнивает результат с контрольной суммой из кадра.Если они совпадают, кадр считается правильным и принимается.
Если же контрольные суммы не совпадают, то фиксируется ошибка. Канальный уровень может не только обнаруживать ошибки, но и исправлять их за счет повторной передачи поврежденных кадров.В протоколах канального уровня, используемых в локальных сетях, заложена определенная структура связей между компьютерами и способы их адресации. Хотя канальный уровень иобеспечивает доставку кадра между любыми двумя узлами локальной сети, он это делает тольков сети с совершенно определенной топологией связей, именно той топологией, для которой онбыл разработан. Для простых магистральных сетей RS-485, рассматриваемых нами в качествепримера, протокол канального уровня обеспечивает адресацию и транспортировку сообщений иуровень приложения может обращаться к канальному уровню, минуя остальные.Тем не менее, для обеспечения качественной транспортировки сообщений в сетях любых топологий функций канального уровня оказывается недостаточно, поэтому в модели OSIрешение этой задачи возлагается на два следующих уровня - сетевой и транспортный.Сетевой уровень (Network layer) служит для образования единой транспортной системы,объединяющей несколько сетей, причем эти сети могут использовать совершенно различныепринципы передачи сообщений между конечными узлами и обладать произвольной структуройсвязей.
Протоколы канального уровня локальных сетей обеспечивают доставку данных междулюбыми узлами только в сети с соответствующей типовой топологией. Это очень жесткое ограничение, которое не позволяет строить сети с развитой структурой, например, сети, объединяющие несколько сетей предприятия в единую сеть, или высоконадежные сети, в которых существуют избыточные связи между узлами. Можно было бы усложнять протоколы канального уровня для поддержания петлевидных избыточных связей, но принцип разделения обязанностей между уровнями приводит к другому решению. Чтобы с одной, стороны сохранить простоту процедур передачи данных для типовых топологий, а с другой допустить использование произвольных топологий, вводится дополнительный сетевой уровень.Внутри сети доставка данных обеспечивается соответствующим канальным уровнем, авот доставкой данных между сетями занимается сетевой уровень, который и поддерживаетвозможность правильного выбора маршрута передачи сообщения даже в том случае, когдаРябов Владимир Тимофеевич.
Кафедра «Электронные технологии в машиностроении»МГТУ им. Н. Э. Баумана, V_Ryabov@mail.ru56структура связей между составляющими сетями имеет характер, отличный от принятого впротоколах канального уровня.Транспортный уровень (Transport layer) обеспечивает приложениям или верхнимуровням стека - прикладному и сеансовому - передачу данных с той степенью надежности,которая им требуется. Модель OSI определяет пять классов сервиса, предоставляемых транспортным уровнем. Эти виды сервиса отличаются качеством предоставляемых услуг: срочностью, возможностью восстановления прерванной связи, наличием средств мультиплексирования нескольких соединений между различными прикладными протоколами через общийтранспортный протокол, а главное - способностью к обнаружению и исправлению ошибокпередачи, таких как искажение, потеря и дублирование пакетов.
На этом уровне дополнительно дублируются функции обеспечения надежности на канальном уровне.Транспортный уровень обеспечивает услуги по транспортировке данных, что избавляет высшие слои от необходимости вникать в ее детали. Предоставляя надежные услуги,транспортный уровень обеспечивает механизмы для установки, поддержания и упорядоченного завершения действия каналов, систем обнаружения и устранения неисправностей транспортировки и управления информационным потоком (с целью предотвращения переполнениясистемы данными из другой системы).Граница между транспортным и последующими уровнями может быть представлена как граница между протоколами высших (прикладных) уровней и протоколами низших уровней.
В то времякак рассматриваемые ниже прикладной, представительный и сеансовый уровни заняты прикладнымивопросами, четыре низших уровня решают проблемы транспортировки данных.Сеансовый уровень (Session layer) обеспечивает управление диалогом: фиксирует, какая из сторон является активной в настоящий момент, предоставляет средства синхронизации. Последние позволяют вставлять контрольные точки в длинные передачи, чтобы в случаеотказа можно было вернуться назад к последней контрольной точке, а не начинать все с начала. На практике немногие приложения используют сеансовый уровень, и он редко реализуется в виде отдельных протоколов, хотя функции этого уровня часто объединяют с функциями прикладного уровня и реализуют в одном протоколе.Представительный уровень или уровень представления (Presentation layer) имеет дело с формой представления передаваемой по сети информации, не меняя при этом ее содержания.
За счет уровня представления информация, передаваемая прикладным уровнем однойсистемы, всегда понятна прикладному уровню другой системы. С помощью средств данногоуровня протоколы прикладных уровней могут преодолеть синтаксические различия в представлении данных или же различия в кодах символов, например кодов ASCII и EBCDIC. Наэтом уровне может выполняться шифрование и дешифрование данных, благодаря которомусекретность обмена данными обеспечивается сразу для всех прикладных служб. Примеромтакого протокола является протокол Secure Socket Layer (SSL), который обеспечивает секретный обмен сообщениями для протоколов прикладного уровня стека TCP/IP.Прикладной уровень (Application layer) - это в действительности просто набор разнообразных протоколов, драйверов и утилит, с помощью которых пользователи сети получают доступ кразделяемым ресурсам (файловым службам, локальным микроконтроллерам и сетевым датчикам вСАУ).
Единица данных, которой оперирует прикладной уровень, обычно называется сообщением(message). Задача прикладного уровня сформировать последовательность данных, которую можетвоспринять (понять) абонент. На этом уровне, например, работает драйвер принтера, при такоймногоуровневой иерархической организации программного обеспечения он независим от того, каксоединены принтер и компьютер, радиальной линией или через сеть. Поток данных сформирован,все остальные проблемы транспортировки сообщения решат нижеследующие уровни.
Нам не важно как, главное что сообщение отправится и придет ответ.Рябов Владимир Тимофеевич. Кафедра «Электронные технологии в машиностроении»МГТУ им. Н. Э. Баумана, V_Ryabov@mail.ru57Прикладной уровень идентифицирует и устанавливает наличие предполагаемых партнеров для связи, синхронизирует совместно работающие прикладные процессы, а также устанавливает и согласовывает процедуры устранения ошибок и управления целостностью информации.
Прикладной уровень также определяет, имеется ли в наличии достаточно ресурсов для предполагаемой связи.Открытая модель связи OSI может и чаще всего используется в сокращенном виде.Так, в нашем примере с каналом RS-485, для организации связи с вакуумметром достаточнопрограммного обеспечения на прикладном уровне, где будет формироваться сообщение и наканальном, где будут решены все проблемы адресации и надежной транспортировки.
Здесьтопология сети проста и определена заранее, сеансы связи организованы по принципу ведущий-ведомый (Master-Slave) и нет проблем захвата магистрали, как в сетях с произвольнымдоступом.Вопросы к экзамену.1. Эталонная модель взаимодействия открытых систем применительно к архитектуресистем автоматического управления. Что дают принятые принципы построения?Рябов Владимир Тимофеевич. Кафедра «Электронные технологии в машиностроении»МГТУ им. Н. Э.
Баумана, V_Ryabov@mail.ru.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
