Московский финансово-промышленный университет «Синергия». Литература по теме Тема Коммуникационные и моноканальные подсети Вопрос Коммуникационная сеть
 Скачать 2.27 Mb.
|
|
Тема 6. Коммуникационные и моноканальные под Цели и задачи изучения темы: · Научиться определять тип подсети, подходящий для решения к · Получить представление о топологии и структуре моноканала. · Научиться идентифицировать метод доступа. · Усвоить основные особенности каждого метода доступа: o CSMA/CD; CSMA/CA; o с передачей маркера; по приоритету запроса. Вопросы темы: 1. Коммуникационная сеть. 2. Аналоговая сеть. 3. Дискретная сеть. 4. Моноканальная сеть. 5. Множественный доступ. Вопрос 1. Коммуникационная сеть. Коммуникационной сетью - называется сеть, основной зада передача данных. Коммуникационная сеть, именуемая также сет является ядром информационной сети, обеспечивающим передач обработки данных. На базе одной коммуникационной сети мож Наряду с сетями, каждая из которых функционирует в соот протоколом, появились многопротокольные сети. Их создани капиталовложений. Однако затраченные средства быстро окупаются г сетей. Высокопроизводительные коммуникационные сети стали и сетями. Высокие скорости обеспечивают сети ретрансляции кадров. Соответственно типам передаваемых сигналов различают дискретные сети. Вопрос 2. Аналоговая сеть. Аналоговая сеть - коммуникационная сеть, передающая и обраба сигналы. Необходимость передачи звука, речи и изображений привела к сетей, в которых носителем данных является аналоговый сигнал. Дл созданы телефонные сети. Как и любая сеть с маршрутизацией данных, телефонная состоит именуемых Автоматическими телефонными станциями (АТС), а в систем, в первую очередь, используются телефонные аппараты. Чаще опирается на кабельную сеть. В настоящее время телефонная сеть дискретные сигналы. Это дает возможность использоват коммуникационные сети, строить работу телефонных станций на ба Дискретная телефонная сеть надежна в работе и обеспечивает высоку связи. Передача движущихся изображений стала осуществляться чере Телевизионная сеть - сеть, предназначенная для обеспечения функцион На первых этапах своего развития телевизионные сети создавались предназначенные только для передачи движущихся изображен сопровождения. Характерной особенностью всех телевизионных сете пропускная способность, достигающая сотен мегабит в секунду. Телев базировалась на использовании одного либо двух древовидных монока широкополосных каналах, создаваемых на основе эфира. Теперь бол получают сети кабельного телевидения; особенно с использованием оп за увеличения числа абонентов, наращивания длины магистралей н пришла гнездовая структура. Телевизионная сеть из сети широк превращается в многоцелевую коммуникационную сеть большой пропу Однако, вскоре стал ясен первый важный недостаток аналогов сигналов и трудности, связанные с восстановлением их перво появлением компьютеров стал ясен второй недостаток рассматривае связанные с обеспечением взаимодействия компьютеров, которые помощью дискретных сигналов. Развитие коммуникационных сетей показало необходимост изображений и других типов данных для возможности их совместн дискретные сети надежней и экономичней аналоговых, то за основу они. В этой связи число аналоговых сетей быстро сокращаетс дискретными. коммуникационных сетях. Разработка теории, массовое произво высокоскоростных Интегральных Схем (ИС), создание дискретной ап привели к тому, что обработка и передача данных слились в еди протоколы, определяющие дискретные сети, именуемые также Использование в сетях дискретных сигналов позволило обеспеч коммутации на базе одних и тех же узлов коммутации и канало международным союзом электросвязи, который разработал модел Интегральным Обслуживанием (ЦСИО или ISDN). Для дискре дискретные системы, обеспечивающие скоростную передачу сигнало сравнению с прежними (аналоговыми сетями) имеют достаточно мног в первую очередь, относятся: высокая помехоустойчивость, ши микропроцессоров и устройств памяти, простота каналообразующей ап Сеть с маршрутизацией данных – тип коммуникационной передачи данных необходимо выполнение процесса маршрутизации. Важной особенностью, отличающей сеть с маршрутизацией данн данных, является наличие узлов коммутации. Характерно, что в этой се одного источника одновременно возможна только одному адресату. одного либо группы узлов коммутации (1,2,3), связанных каналами др абонентскими системами и административными системами, подк абонентского интерфейса (рис. 33). Этот интерфейс определяет в абонентской либо административной системой. Межузловой интерфей взаимодействие узлов коммутации друг с другом. И, наконец, м описывает взаимодействие двух сетей. Простейшим видом рассматр одноузловая звездообразная сеть. Рис. 33. Сеть с маршрутизацией данных Стратегия передачи данных в сети с маршрутизацией инф следующих принципах. Каждый узел коммутации участвует в про Структура узла разбивается на несколько крупных блоков коммуникационный блок, который обеспечивает маршрутизацию и Непосредственно с коммуникационным блоком взаимодействует адм выполняющий функции управления узлом. К узлу, подходят маг абонентские каналы. Первые соединяют узлы и сети друг с другом, в абонентским системам и административным системам. Универсальный интерфейс коммуникационной сети – э абонентской или административной системой и коммуникационной с союз по электросвязи утвердил универсальный интерфейс для с общественной коммуникационной сети, определяемый рекоменд определяется пара взаимодействующих смежных систем: Оконечное ООД (DTE) и Оконечное Оборудование Сети ООС (DCE). Первой явл административная система; второй – связанная с первой ретрансляци ними определяется интерфейс на физическом уровне. Коммуникационные подсети характеризуются многими свойст них являются те, которые определяют способы поставки информации к В этом отношении коммуникационные подсети делятся на два класс рисунке 34. К первому из них относятся коммуникационные подсети с Они характеризуются тем, что в них любой блок данных передается системы-отправителя всем абонентским системам. Системы, пол данных, проверяют адрес его назначения. Рис. 34. Классификация коммуникационных подсет Система, которой адресован блок, принимает его, остальные си блок. В результате происходит селекция информации, которая позв данных одной группе, а также сразу всем абонентским систем коммуникационной подсети. Подсети с селекцией информации де моноканальные и циклические. Они различаются тем, что в подсети п посланный блок данных попадает ко всем абонентским системам практ а в подсети второй группы каждый передаваемый блок доставляе системам последовательно (по очереди), проходя мимо каждой из них. Ко второму классу относятся коммуникационные подсети информации. В этих подсетях передача данных в отличие от сетей осуществляется от одной абонентской системы-отправителя к другой получателю. Для обеспечения такой доставки информации в комму используются один либо более узлов коммутации. Поэтому рассматри будем именовать узловой. Каждый узел коммутации принимает блоки данных и передае направлениям в зависимости от адресов их назначения. Благод осуществляется маршрутизация информации - прокладка через комму трактов, связывающих абонентские системы. Моноканальные, ци подсети нередко конкурируют друг с другом. При этом, правда, нуж моноканальные и узловые подсети могут быть как локальными, так и т же касается циклических подсетей, то они являются только локальными Вопрос 4. Моноканальная сеть. Моноканал – это канал, одновременно (с точностью до времен передающий сигналы группе систем. Моноканал похож на цикличе является основой моноканальной сети. Он состоит из одного или не расположенных общих звеньев, блоков доступа и абонентских звень размеров, топологии, пропускной способности и других характеристи типов моноканала: шина, магистральный моноканал, древовидный мон Моноканальная сеть – это локальная сеть, ядром которой Моноканал в соответствии с базовой эталонной моделью взаимодейс выполняет в сети роль физических средств соединения. Блоки доступ обеспечивают включение в сеть абонентских систем. В последних канальный уровень определяются характеристиками моноканала. Выбор физических средств моноканала зависит от предъявляемы первую очередь — скорость передачи сигналов, надежность работы, зависимости от способа передачи сигналов по моноканалам, последни физические и частотные. Физический - канал, через который возможна одновременная п сигнала. Физический моноканал строится на основе коаксиального ли скрученной пары проводов, плоского кабеля, через который однов только один сигнал. Последний использует физическую среду полность только одну полосу, в используемой физической среде. Так, на рисун частотных каналов, построенных на основе широкополосного коаксиал Рис. 36. Частотный моноканал Для упрощения изображены лишь две используемые полосы, в кабеле создается значительное число частотных полос, на основе кото число частотных моноканалов. На основе двух частотных моноканал связанные друг с другом информационные сети. Сигналы по обще только в одну сторону. Вследствие этого приходится принимать специа В коммуникационных подсетях все шире начинают прим моноканалы (рис. 37). Это связано с тем, что оптическое волокно по имеет ряд важных преимуществ. К ним, прежде всего, следу защищенность от электромагнитных помех, малую массу и отсутствие меди. Кроме того, если затухание сигнала, передаваемого по ко составляет 50—200 дБ/км, то в качественном оптическом волокне он км. Это позволяет резко повысить частоту передаваемых в моноканале длину кабеля без повторителей и усилителей. Современные оптически передачу данных со скоростями, >500 Мбит/с, при расстоянии между п Рис. 37. Оптический моноканал со смесителем сигн Задачей смесителя является передача пришедшего по одному параллельно всем волокнам, направленным к абонентским систем оптическом моноканале используется группа активных смесител несколько ярусов. Большое число абонентских систем, включаемых в все возрастающие объемы информации требуют увеличения скоро данных. Эта задача может быть решена созданием многоканальных мон Первый способ повышения скорости передачи данных заклю одного, а нескольких общих каналов. Несмотря на наличие несколь возникает, как в узловой подсети, проблема маршрутизации информац моноканале выбирается не маршрут передачи, а номер общего ка наличие нескольких каналов осуществляется, как обычно, селекци назначения) принимаемых блоков информации. Второй способ повышения скорости — заключается в соз иерархии как это показано на рисунке 38: в сети функционирует 18 аб Т), однако они подключены не к одному, а к шести моноканалам (1—6) Рис. 38. Иерархия моноканалов В рассматриваемой сети в большинстве случаев взаимодействую данные соответственно через свои моноканалы 1, 2, 4, 5, 6. Что касает используется только тогда, когда необходимо взаимодействие сис разным моноканалам. В результате использования иерархии моно повысить скорость передачи информации. Вопрос 5. Множественный доступ. К общему звену моноканала подключается значительное числ Поэтому возникает проблема множественного доступа. Ее решение функционирования моноканала. Доступом называют операцию, обеспечивающую запись, моди передачу данных. Ситуация, в которой несколько объектов хотят одно ресурс, называют состязанием. Упорядочение этой ситуации осущест либо прекращением состязаний. Метод доступа – это способ опред рабочих станций сможет следующей использовать ИС. Метод дост которые определяют как компьютер должен отправлять и принимат канала между информационными системами. Доступ TDMA основан на использовании специального ус тактовым генератором. Этот генератор делит время работы канала на п Каждый из циклов начинается сигналом - разграничителем. пронумерованных временных интервалов, именуемых ячейками. Интер для загрузки в них блоков данных (рис. 39). Рис. 39. Структура разделения времени Множественный доступ с передачей полномочия (TPMA). Множественный доступ с передачей полномочия (Token P (TPMA)) — это множественный доступ в моноканал либо циклическ полномочия. Сущность ТРМА заключается в том, что абонентские логическому кольцу (пунктир на рисунке 40) друг другу особый бло полномочием либо жезлом. В передаче полномочия участвуют не все локальной сети, а только те, которые являются активными (желают прием данных). Рис. 40. Цикл движения полномочия Метод ТРМА характеризуется двумя важными особенност гарантирует определенное время доставки блоков данных абонентским он дает возможность предоставления различных приоритетов перед З Множественный доступ с контролем передачи и обнаружение (CSMA/CD и CSMA/CA). Множественный доступ (Сarrier Sense Multiple Access wit CSMA/CD) — это случайный метод множественного доступа в моно доступа на допущении состязаний абонентских систем за право вес организации выхода из этих состязаний. Сущность метода заключае абонентская система следит за тем, какие сигналы появляются в моно характерен тем, что позволяет включать в локальную сеть новые а отключать из нее системы без изменения адресов и извещения остальны Рассматриваемый метод достаточно прост и надежен. Однак времени доставки блоков данных. Поэтому, в последние годы появил CSMA/CA отличается от CSMA/CD тем, что коллизиям подвержены только jam-сигналы. Отсюда и название «Collision Avoidance» — пре (именно пакетов данных). Множественный доступ с разделением частоты (FDMA). Множественный доступ с разделением частоты (Frequency D (FDMA)) — это множественный доступ, основанный на использов полос частот, образующих логические каналы. При использовании F пропускания канала делится на ряд узких полос, разделенных защ каждой узкой полосе создается логический канал. Размеры узки различными. Передаваемые по этим каналам сигналы накладываются поэтому в частотной области не должны пересекаться. Вместе с этим наличие защитных полос, спектральные составляющие сигнала могут логического канала и вызывать шум в соседнем логическом канале. относительно прост, но для его реализации необходимы перед работающие на различных частотах. Множественным доступом с разделением волны (WDMA). Данный метод широко используется в оптических каналах. В н осуществляется направлением в каждый из них лучей света с р Благодаря этому пропускная способность физического канала увеличи и уже превысила 1 Тбит/с. Сравнение методов доступа Свойство или функция CSMA/CD CSMA/CA Доступ с передачей маркера Тип связи Широковещательный Широкове- щательный Передача маркера Тип доступа Состязательный Состяза- тельный Не состязательный Тип сети Ethernet Local Talk® Token Ring, 4. Какие существуют методы доступа? 5. Назовите какие узлы существуют в ретрансляционных систем 6. При каком методе доступа обе станции могут одновременно н войти в конфликт? 7. В каких сетевых технологиях используется метод CSMA/CD? 8. Охарактеризовать метод доступа с передачей полномочия. 9. Охарактеризовать метод множественного доступа с разделени 10. Что такое метод доступа и как влияет метод доступа на переда Литература по теме: Основная литература: 1. Компьютерные сети. / А.В. Кузин, Учебное пособие. 3-е изд., п ФОРУМ, 2013. 192 с. 2. Таненбаум Э.С. Компьютерные сети. 5-е изд, – СПб.: Питер, 20 Дополнительная литература: 1. Вишневский В.М., Ляхов А.И., Портной С., Шахнович И.В. Ши беспроводные сети передачи информации, М.: Техносфера, cерия: Мир 2. Дымарский Я.С., Крутякова Н.П., Яновский Г.Г. Управление се протоколы, прикладные задачи. – М.: Мобильные коммуникации, 2003. 3. Иммореев И.Я., Судаков А.А., Сверхширокополосная помехоус скрытной связи с высокой скоростью передачи данных. - Труды Всерос конференции-семинара «Сверхширокополосные сигналы в радиолокац (СРСА`2003), Россия, Муром, Июль 2003. 4. Компьютерные сети. / Н.В. Максимов, И.И. Попов. Учебное по перераб. и доп. М.: ФОРУМ, 2012. 464 с. 5. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, тех Учебник для вузов. 4-е изд. СПб: Питер, 2013, 944 с. 6. Пятибратов А.П., Гудыно Л.П., А.А.Кириченко, Вычислительн телекоммуникации (для бакалавров): Учебник / Под редакцией А.П. Пя КноРус, 2013. – 376 с. 7. Столлингс В. Современные компьютерные сети. – СПб.: Питер 8. Шахнович И. В., Стандарт широкополосного доступа IEEE 802 ниже 11 ГГц. ЭЛЕКТРОНИКА: наука, технология, бизнес, Россия, Мос Интернет-ресурсы: 1. Локальные сети на основе коммутаторов // http://www.citforum.ru/nets/lsok/contents.shtml 2. сетевые приложения // http://www.citforum.ru/nets/articles/atm_2 3. Основы технологии АТМ // http://www.citforum.ru/nets/articles/a 4. Подсистема изучения циклических кодов // http://uiits.ruweb.net/systems/cod/lec_main.php 5. Роль коммуникационных протоколов и функциональное назнач 8. Стандарты CDMA // http://www.cdma.ru/technology/standart/evd Тема 7. Циклические и узловые подсети Цели и задачи изучения темы: · Изучить особенности передачи информации по циклической п · Рассмотреть особенности передачи информации по узловой по · Проанализировать типы локальных сетей по методам передачи Вопросы темы: 1. Циклическое кольцо. 2. Узловые коммуникационные подсети. 3. Типы локальных сетей по методам передачи информации. 4. Типы пакетов. Вопрос 1. Циклическое кольцо. Циклическое кольцо – это кольцевой физический кан последовательную передачу сигналов группе систем. Циклическое кол типов сети с селекцией данных. Эта локальная сеть состоит из общего и абонентских звеньев (рис. 41). Рис. 41. Состав циклической сети Общее звено блоками доступа делится на сегменты, создаваемые плоского коаксиального кабеля либо оптического канала. Блоки дос абонентских звеньев соединяются с абонентскими системами. В базо взаимодействия открытых систем кольцевой канал представляется фи соединения. Передача сигналов осуществляется в кольце в одном н блока доступа к другому. При этом, блок, передавший кадр, после пройдет по всему кольцу, должен его уничтожить. Остальные блоки процессам для обработки. В оригинале кадра, остающемся в кольце отметку о том, что кадр принят. Принятый адресатом кадр с отметкой должен по кольцу отправителю. В противном случае отправитель пошлет кадр вторичн кольце посланный кадр может быть передан только одному адресату. обеспечена синхронизация работы всех блоков доступа. Для тактирование движения кадров. Один из блоков доступа объявляется главным. Взаимодейст обеспечивается множественным доступом с передачей полномочия допускается возможность того, что две либо более систем будут ве мешая друг другу. Общее звено кольца может состоять из одного кольц надежностью. В случае обрыва канала либо его неисправности прекращает работу вся сеть. Чтобы избежать этого применяют раз циклического кольца. 1. Кольцо с переключающими концентраторами – кольцевая сеть, форме одной либо группы взаимосвязанных звезд (рис. 42). Рис. 42. Кольцо с переключающими концентратора Задачей переключающего концентратора является обеспечени циклического кольца. Для этого концентратор соединяет дуги друг с чтобы было создана в смысле топологии звездообразная сеть. В резуль кольцо, проходящее через все блоки доступа (Б). При появлении неисп абонентской системе концентратор отключает из кольца соответству этому, остальная часть кольца продолжает нормальную работу. В завис в сети устанавливается один либо несколько концентраторов. Сложное кольцо может иметь не только несколько переключающ также содержать ретрансляционные системы. Последние соединяю коммуникационными сетями Переключающий концентратор может бы Рис. 43. Работа двойного кольца в нормальном реж Двойное кольцо состоит из двух общих звеньев, блоков досту звеньев. Оба общих звена проходят сквозь блоки доступа и в норма работают параллельно, передавая сигналы в разные стороны. Аб административные системы подключаются к обоим общим звеньям. П общих звеньев, сигналы продолжают передаваться по другому общему В тех случаях, когда происходит разрыв обоих общих звеньев сегмент выходит из строя. В этом случае два общих звена превраща блоки доступа, примыкающие к сегменту разрыва, обеспечивают передачу их из одного разорванного общего звена в другое (рис. 44). следующем рисунке показана схема, в которой четыре кольца и группа —З) соединены тремя моноканалами. Кроме того, кольца 1, 2 могут вза другом напрямую. В результате создается информационная сеть, коммуникационных подсетей (рис. 45). Рис. 45. Циклические кольца, соединенные группой моно |