4. Аппаратные средства лвс
В качестве линий передачи данных в ЛВС используют коаксиальный кабель, витую (скрученную) пару проводов, волоконно- оптический кабель.
Длины используемых отрезков коаксиального кабеля не должны превышать нескольких сотен метров, а у витой пары проводов — десятков метров.
При больших расстояниях в среду передачи данных включают формирователи сигналов — повторители для сопряжения отрезков.
Волоконно-оптический кабель позволяет существенно увеличить расстояния и скорость передачи данных.
Приемопередатчик (ПП) (transiver) — устройство для электрического соединения АКД с линией передачи данных.
В состав приемопередатчика (рис. 4.2) в магистральных ЛВС с методом МДКН/ОК входят:
— приемник сигналов от линии передачи данных; его назначение — усиление информационных сигналов и обнаружение конфликтов путем выделения постоянной составляющей искаженных сигналов и ее сопоставления в компараторе с эталонным напряжением;
— передатчик от станции в линию; обычно реализуется в виде токового переключателя или балансной схемы на насыщенных транзисторах с трансформаторным выходом;
— ответвитель для подсоединения входов приемника и выходов передатчика к кабелю; применяется механическое контактирующее устройство, накладываемое на кабель и имеющее винт-и глу, которой прокалывается оплетка кабеля и осуществляется контакт с центральным проводником; игольчатый контакт имеет трансформаторную связь с приемником и передатчиком сигналов;
— защита от шума для отключения ООД от кабеля, если ООД ошибочно генерирует сигналы дольше, чем это предусмотрено.
Приемопередатчик кольцевых сетей
В кольцевых локальных сетях сигналы циркулируют по кольцу, состоящему из ряда отрезков линии связи, соединяющих пары соседних узлов.
Эти отрезки соединяются в узлах через посредство повторителей сигналов, выполняющих функции приема и передачи сигналов как из кольца и в кольцо, так и между АКД и линией.
Повторители вносят некоторую задержку в передачу сигналов, поэтому общая задержка зависит от числа станций, включенных в кольцо.
Одним из способов взаимосвязи линии и АКД является способ вставки регистра.
Станция, получившая полномочия, называется активной станцией. Активная станция осуществляет вставку регистра в разрыв кольца и подключает передающий регистр, из которого в кольцо посылается передаваемый кадр.
Эти регистры являются сдвигающими.
Кадр проходит через кольцо и возвращается на вставленный регистр.
По пути его адресная часть проверяется остальными станциями, поскольку в них предусмотрена расшифровка адресной и управляющей информации.
Если пакет предназначен данной станции, то принимается информационная часть пакета, проверяется правильность приема и при положительном результате проверки в кольцо направляется соответствующее подтверждение.
Передающая (активная) станция одновременно с передачей сформированного в ней пакета принимает пакет, прошедший по кольцу, на вставленный регистр.
В каждом такте сдвига в кольцо направляется очередной бит данных, а из кольца с некоторой задержкой возвращаются переданные биты.
Если подтверждена правильность передачи, то переданные данные стираются в передающей станции, которая направляет в кольцо свободный маркер, если не подтверждена, то осуществляется повторная передача пакета.
Станции, готовые к передаче собственных данных, ждут прихода свободного маркера.
Станция, получившая полномочия, вставляет свой регистр в кольцо, становясь активной, а вставленный ранее регистр исключается из кольца.
ПП для волоконно-оптических линий
Приемопередатчик (повторитель) для волоконно-оптических линий передачи данных (световодов) также включает части приемную, передающую, чтения и записи данных.
В приемной части имеются фотодиод, усилитель-формирователь сигналов с требуемыми уровнями напряжения, механическое контактирующее устройство для надежного контакта фотодиода со стеклянной оболочкой кабеля.
Передатчик представлен светодиодом или микролазером.
Сетевой контроллер (адаптер) — устройство для связи О ОД со средой передачи данных.
Блок доступа к каналу называется также средством уровня MAC и реализует принятый метод доступа.
Так, в случае метода МДКН/ОК в блоке реализуются действия по выработке сигнала затора, задержке в передаче при наличии конфликта или при занятом моноканале, формированию данных в кадры, кодированию (декодированию) электрических сигналов в (из) манчестерский код, распознаванию адреса в передаваемых по сети сообщениях.
информационных кадров включает операции по разделению сообщения на кадры и добавлению к информационным байтам служебной информации в соответствии с используемым протоколом.
Обычно в служебную информацию входят адрес получателя (возможно также и отправителя), контрольный код для проверки правильности передачи, флаги — признаки начала и конца кадра.
•После образования информационного кадра станция должна получить полномочия.
•Для этого она прослушивает канал в ожидании маркера.
•После получения полномочий происходит преобразование параллельного кода в последовательный, преобразование в манчестерский код и передача сигналов в кабель.
•В случае кольцевых маркерных ЛВС к функциям МАС-подуровня относятся:
•генерация контрольного кода при передаче и его проверка при приеме;
•контроль предельного времени отсутствия маркера, что требуется для принятия заключения о потере маркера и, следовательно, о его восстановлении;
Рис. 4.2. Приемопередатчик в шинной
План лекции Корпоративные сети Сети Ethernet Сеть Token Ring Сеть Arcnet Сеть FDDI
Другие высокоскоростные ЛВС Сети промышленной автоматизации
Корпоративная сеть обслуживает одно крупное предприятие и называется также сетью масштаба предприятия.
Структура корпоративной сети выглядит следующим образом: имеется ряд подсетей, представляющих собой ЛВС типа Ethernet или Token Ring и обслуживающих каждая отдельное подразделение, расположенное в одной или нескольких близкорасположенных комнатах; подсети связаны между собой с помощью серверов доступа; обычно имеется выход во внешнюю территориальную сеть.
В качестве серверов доступа могут использоваться мосты, коммутаторы, маршрутизаторы, шлюзы.
Одной из первых среди ЛВС шинной структуры была создана сеть Ethernet, разработанная фирмой Xerox.
В этой сети был применен метод доступа МДКН/ОК.
Позднее Ethernet стала основой стандарта IEEE 802/3.
Другой вариант шинных ЛВС соответствует стандарту IEEE 802/4, описывающему сеть с эстафетной передачей маркера.
Технология Ethernet наиболее
распространена в ЛВС. Так, по данным на 1996 г. 85% всех компьютеров в ЛВС были в сетях Ethernet.
•На базе проекта сети Ethernet разрабатывается оборудование для ЛВС рядом фирм.
•В настоящее время унифицировано несколько вариантов сети Ethernet, различающихся топологией и особенностями физической среды передачи данных.
1. Вариант Thick Ethernet (шина «с толстым» кабелем)
Это принятое обозначение варианта 10Base-5, где первый элемент «10» характеризует скорость передачи данных по линии 10 Мбит/с, последний элемент «5» — максимальную длину сегмента (в сотнях метров), т.е. 500 м; другие параметры: максимальное число сегментов 5; максимальное число узлов на одном сегменте 100; минимальное расстояние между узлами 2,5 м.
Здесь под сегментом кабеля понимается часть кабеля, используемая в качестве линии передачи данных и имеющая на концах согласующие элементы (терминаторы) для предотвращения отражения сигналов.
2. Вариант Thin Ethernet (шина «с тонким» кабелем, cheapernet);
обозначение 10Base-2 число сегментов 5 длина сегмента 185 м число узлов на одном минимальное расстояние между узлами 0,5 м; скорость передачи данных по линии 10 Мбит/с.
принятое максимальное максимальная максимальное сегменте 30;
3. Вариант Twisted Pair Ethernet (топология «звезда»)
Это кабельная сеть с использованием витых пар проводов и концентраторов, называемых также распределителями, или хабами (Hubs).
Представление о структуре сети может дать рис. 4.3.
Рис. 4.3. Среда передачи данных на витой паре и концентраторах
Состав сетевого оборудования Twisted Pair Ethernet
•В состав сетевого оборудования входят активные (АН) и пассивные (PH) распределители (Active and Passive Hubs), различие между которыми заключается в наличии или отсутствии усиления сигналов и в количестве портов.
•В одной из разновидностей сети 10Base-T допускаются расстояния между активными распределителями до 600 м и между пассивными до 30 м, предельное число узлов 100.
Физическая и логическая топология
•Физическая организация линий связи в 1 OBase-T мало напоминает шину.
•Однако в такой сети вполне возможна реализация метода доступа МДКН/ОК, и для пользователя (любого отдельного узла) разветвленная сеть из витых пар и концентраторов, по которой происходит широковещательная передача, есть просто среда передачи данных, такая же, как шина.
•Поэтому по логической организации сеть 1 OBase-T есть сеть типа Ethernet.
•В то же время по своей топологии 1 OBase-T может быть вариантом «звезда», «дерево» и т.п.
•В этой сети не рекомендуется включать
4. Вариант Fiber Optic Ethernet (шина на основе оптоволоконного кабеля)
Применяется для соединений «точка- точка», например, для соединения двух конкретных распределителей в кабельной сети.
Максимальные длины — в пределах 2. 4 км.
Цена приблизительно такая же, как и медного кабеля, но меньше габариты и масса, полная гальваническая развязка.
5. Вариант RadioEthernet (стандарт IEEE 802.11)
Среда передачи данных — радиоволны, распространяющиеся в эфире.
Структура сети может быть «постоянной» при наличии базовой кабельной сети с точками доступа от узлов по радиоканалам или «временной», когда обмены между узлами происходят только по радиоканалам.
Применяется модифицированный метод МДКН/ОК, в котором вместо обнаружения конфликтов используется предотвращение конфликтов.
связь, посылает в эфир специальный кадр запроса, а передачу информации он может начать только после истечения межкадрового промежутка времени Т, если за время Т после запроса в эфире не было других запросов.
•Иначе попытка передачи откладывается на случайное время.
•Любой узел может посылать кадр запроса, только если за время Т перед этим в эфире не было других кадров запроса.
Предусмотрена посылка положительной квитанции от приемного узла, подтверждающая правильность приема кадра.
Квитанция посылается с малой задержкой t после окончания приема.
В этом интервале длительностью t конфликты невозможны, так как претенденты на передачу могут посылать кадры запроса только, если перед посылкой эфир свободен в течение интервала времени не менее Т (это условие выполняется и для узлов с отложенной из-за конфликта передачей), a t
Из кольцевых ЛВС наиболее распространены сети с передачей маркера по кольцу и среди них:
1) ЛВС типа Token Ring (сеть с таким названием была разработана фирмой IBM и послужила основой для стандарта IEEE 802 /5);
2) сети FDDI (Fiber Distributed Data Interface) на основе ВОЛС.
Топология сети Token Ring
•Топология сети Token Ring показана на рис. 4.4,а.
•Концентраторы служат для удобства управления сетью, в частности, отключения от кольца неисправных узлов.
•Рис. 4.4,6 показывает схему подключения узлов к кольцу в концентраторах.
•Для отключения узла достаточно левые переключатели рис. 4.4,6 поставить в верхнее, а правые переключатели — в нижнее положение (в нормальном режиме положение переключателей противоположное).
Рис. 4.4. Схема сети Token Ring