Norenkov.Osnovy.Avtomatizirovannogo.Proektirovania.2002 (525024), страница 20
Текст из файла (страница 20)
Кадр проходит через промежуточные мар1шрутизаторы и (или) коммутаторы, в которых соединению (каналу * присваивается номер VPI/VCI (идентификаторы) маршрута. Если передача адресовананескольким узлам, то соответствующие идентификаторы в коммутаторах присваиваются нескольким каналам.В-четвертых, фиксированная длина пакетов (кадров) упрощает алгоритмыуправления и буферизации данных, исключает необходимость инк^тсуляции иликонвертирования пакетов при смене форматов в промежуточных сетях (еслиони соответствуют формату ячейки ATM), упрощает коммутацию.В технологии ATM введены три уровня (рис. 2.11). Адаптационный уровеньAAL аналогичен транспортному уровню в ЭМВОС, на нем происходитразделение сообщения на пакеты (до 64 К байт) с у правляющей и контрольнойинформацией, те, в свою очередь, делятся на 48-байтные ячейки, выполняетсяпреобразование битовых входных потоков в один поток с соблюдением пропорций между числом ячеек для данных, голосовой и видеоинформации, определяется вид сервиса.
При этом должна поддерживаться скорое гь передачи данных, необходимая для обеспечения соответствующею сервиса. На следующемуровне, называемом ATM, к каждой ячейке добавляется пятибайговый заголовок с маршрутной информацией. Третий уровень — физический Р — слушал дляпреобразования данных в электрические или оптические сигналы.Физические среды для ATM-сетей — каналы SDH или Г } ' Г4' L1 / Е4), реализуемые на ВОЛС, витой паре или коаксиальном кабеле При использованиимагистральной сети SDH для передачи информации по техноло! иям АГМ илиFR сети ATM и FR называют наложенными вторичными сетями. Доступ ктранспортной сети осуществляется через специальные мультиплексоры.Го то с*ft?<«gfeОконечные станцииА! J! д 1!f ОЛОСJПереключатель (switch)Рис. 2.11. Уровни протоколов в технологии ATM772.
Техническое обеспечение САПРПримером высокоскоростной магистральной сети передачи данных может служитьмосковская сеть SDH, созданная фирмой МТУ-Информ. В ней имеются уровни с кольцами STM-16, STM-4, STM-1. Надежность передачи данных высокая, поскольку длякаждого потока данных образуются два канала—основной и дублирующий, по которымодна и та же информация передается параллельно. Подключение к сети—через FR илиATM на расстоянии до 3 км.Каналы ATM со скоростями 51, 155,622 и 2488 Мбит/с называют каналамиОС-1, ОС-3, ОС-12 и ОС-48 соответственно. К сожалению, в распространенных протоколах, таких, как TCP/IP или Х.25, пакеты имеют переменную длину,что вызывает трудности совмещения программно-аппаратных средств распространенных технологий и ATM, в связи с чем замедляется внедрение ATM.В настоящее время используются также промежуточные технологии.
Таковой прежде всего является рассмотренная технология ретрансляции кадров(FR), в которой применена коммутация пакетов длиной 4 кбит с установлениемсоединения.Проблемы совмещения технологий ATM и существующих сетей решаютсяорганизацией ATM Forum и рядом промышленных фирм. Разрабатываютсякоммутаторы и концентраторы, обеспечивающие совместную работу ATMмагистралей, сетей, работающих по протоколам TCP/IP, и локальных сетей,таких, как Ethernet, Fast Ethernet, FDDI.
В частности, разработаны спецификации IP-over-ATM и более современные МРОА (Multi-Protocol-Over-ATM), aтакже реализующие их средства для передачи IP-дейтаграмм и пакетов, сформированных по другим протоколам, через ATM-сети.При реализации TCP/IP поверх ATM-протоколов необходимо сохранитьвысокую скорость ATM-сети. Однако этому препятствуют возможные потерипри передаче некоторых 53-байтных ячеек, на которые разбивается ТСР-сегмент. Такая потеря вызывает необходимость повторной передачи всех ячеексегмента, поскольку в ATM контроль правильности передачи ведется по отношению ко всему сообщению (в данном случае сегменту).
Существенно сократить число повторно передаваемых ячеек позволяют специальные алгоритмы.Промышленные сетиВ интегрированных системах проектирования и управления на уровняхцеховом и ниже используются специальные вычислительные сети АСУТП,называемые промышленными (или Fieldbus). В число узлов сети входяткомпьютеры, выполняющие функции числового управления технологическимоборудованием и функции SCADA.Во встроенных системах использование оборудования разных производителей возможно, только если эти системы являются открытыми, что, в своюочередь, диктует необходимость стандартизации промышленных шин.
Однакоразнообразие условий работы систем и требований к ним, а также историческиепричины развития технологий обусловливают использование на практике рядаунифицированных решений.782 7 Стеки протоколов и типы сетейРазличают последовательные и параллельные шины. Примерами последовательных шин могут служить Fiber Channel, Fire Wire 1394, USB, Ethernet, aпараллельных шин — VMEbus, PCI и др.На верхних уровнях иерархии систем для связи компьютеров между собой,как правило, используют последовательные шины, характерные для ЛВС. Нацеховом уровне в настоящее время преимущественно используют сети Ethernet(ШЕЕ 802.3).На среднем уровне АСУТП для связи компьютеров с системами числовогопрограммного управления (ЧПУ) обычно применяют сети Fieldbus, называемые полевыми шинами.
Под Fieldbus понимают физический способ соединения устройств и протоколы взаимодействия, т. е. в полевых шинах имеют место протоколы трех уровней: физического, канального, прикладного. К полевымшинам относятся последовательные шины Profibus, Interbus/S, CANbus и др.Особенностями полевых шин являются режим реального времени, детерминированность поведения, повышенная надежность при работе в промышленнойсреде. Для связи компьютеров с высокоскоростными периферийными устройствами служат шины Infiniband, Fiber Channel, USB, FireWire 1394, с низкоскоростными устройствами связь осуществляют через интерфейсы RS-232,RS-422,RS-485.На нижнем уровне АСУТП модули контроллеров, датчиков, измерительного и другого оборудования в пределах одного функционального узла (например,соединение слотов в крейте) соединяются чаще всего посредством магистрально-модульных параллельных шин, как правило шин VMEbus или СотpactPCI.Шина VMEbus стандартизована в 1987г.
(стандарт IEEE 1014). Конструктивное оформление выполняется по стандартам Евромеханики (IEEE 1101.10 иШЕЕ 1101.11). В крейте может быть до 21 слота, в которых размещаются платыунифицированных размеров. Информационная скорость—до 320 Мбайт/с. Шинаэффективно работает в условиях большого числа прерываний от устройств ввода-вывода, что важно для встроенного оборудования.Шина CompactPCI (PCI — Peripheral Component Interconnect) — мультиплексируемая синхронная шина, стандартизована в середине 1990-х годов.Фактически CompactPCI — это известная шина PCI, выполненная в форматеЕвромеханики. Максимальное число модулей в крейте 16. Максимальная пропускная способность 132 Мбайт/с для 32-разрядных передач или 264 Мбайт/с— для 64-разрядных передач.Программная связь с аппаратурой нижнего уровня (датчиками, исполнительными устройствами) происходит через драйверы.
Межпрограммные связи реализуются через интерфейсы, подобные OLE. Для упрощения создания системразработан стандарт ОРС (OLE for Process Control).Обычными для промышленных сетей являются предельные расстояниямежду узлами (датчиками, исполнительными устройствами и контроллерами)в сотни метров, размеры сообщений - до 1 К байт (в сжатой форме). Опрос792. Техническое обеспечение САПРдатчиков периодический. Важное требование к промышленной сети — обеспечение работы в реальном масштабе времени, поэтому для АСУТП сети типаEthernet не подходят, поскольку в них не гарантируется ограничение задержексверху.Пример промышленной сети — Profibus, скорость 12 Мбод, пакеты до 247 байт, расстояния до 1,5 км. Имеет выход в сеть АСУП, в качестве которой чаще всего используетсясеть Ethernet.
Наряду с Profibus, используют и другие протоколы, например, популяренпротокол CAN. На физическом уровне в Fieldbus часто используют интерфейс RS-485 —витая пара, длина сегмента до 1,2 км, на сегменте может быть до 32 узлов.Сетевое коммутационное оборудованиеУзлы в средах передачи данных, выполняющие функции связи между частями сложной сети (internetworking), составляют сетевое (коммутационное)оборудование. В сетевое оборудование входят повторители, мосты, концентраторы, коммутаторы, маршрутизаторы, шлюзы, модемы и др.Повторитель (repeater) — блок взаимодействия, служащий для регенерации электрических сигналов, передаваемых между двумя сегментами ЛВС.Повторители используются в случае, если реализация ЛВС на одном сегментекабеля (отрезке, моноканале) не допускается из-за ограничений на расстояние или на число узлов, причем при условии, что в соседних сегментах используются один и тот же метод доступа и одни и те же протоколы.
Трафик всегментах, соединенных повторителем, — общий. Повторитель может бытьмногопортовым. Сигнал, пришедший на один из портов, повторяется на всехостальных портах.Концентраторы предназначены для объединения в сеть многих узлов. Так,концентраторами являются хабы в сетях 10Base-T или Token Ring. Однако такиеконцентраторы подобно повторителям создают общую среду передачи данныхбез разделения трафика.Мост (bridge) — блок взаимодействия, служащий для соединения разныхподсетей, которые могут иметь неодинаковые канальные протоколы.При малых расстояниях между подсетями связь возможна через серверыподсетей, в которых размещаются интерфейсные платы, называемые внутренними мостами, и соответствующее сетевое программное обеспечение.
Возможно применение внешних мостов — специально выделяемых узлов для целей сопряжения по одному в каждой из соединяемых подсетей. Внешние мостыобходятся дороже, но обеспечивают лучшие эксплуатационные характеристики. Важная функция мостов — ограничение трафика, так как локальный трафикодной подсети замыкается в ней, не проходя в другую подсеть.Обычно мост имеет два порта, хотя существуют и многопортовые мосты.Каждый порт может оказаться входным или выходным.
Управление передачейпакетов выполняется с помощью маршрутной таблицы моста, в которой строкисодержат соответствующие друг другу значения адреса узла и номера портамоста. Если пакет пришел в порт А и по таблице адрес относится к тому жепорту А, то пакет остается в данной ЛВС, иначе передается в порт В, который802.7. Стеки протоколов и типы сетейнайден по таблице.
Первоначальное заполнение таблицы происходит по адресамисточников пакетов: в строку заносятся адрес отправителя и номер входногопорта. Таблицы могут изменять во времени свое содержимое. Если некоторыеадреса по истечении длительного времени ни разу не активировались, то строкис такими адресами удаляются, их восстановление или занесение новых адресоввыполняется по процедуре первоначального заполнения.Возможные варианты мостовых соединений представлены на рис. 2.12.Вариант б обеспечивает большую пропускную способность по сравнению свариантом а. Вариант в близок к варианту б по пропускной способности, он дороже, но именно его необходимо применять, если расстояния между подсетями довольно большие. Вариант г используют для увеличения скорости при большом трафике. Наконец, вариант д предназначен для случаев расстояний внесколько километров и более.Корпоративную сеть, состоящую из подсетей, связанных мостами, можноназвать автономной системой (AS — Autonomous System).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
