Главная Промышленная стандартизация



ние новых устройств и отключение прежних без нарушения работы сети длительностью более 1 с; информирование всех устройств сети об изменении ее состава;

одна ЛВС должна поддерживать ие менее 200 устройств и охватывать территорию ие менее 2 км;

соответствие, по возможности, существующим стандартам.

Требования к. взаимодействию устройств в сети:

возможность для каждого устройства связываться и взаимодействовать с любым другим устройством;

обеспечение равноправного доступа к физической среде для всех коллективно использующих ее устройств;

возможность адресации пакетов одному устройству, группе устройств, всем подключенным устройствам;

обеспечение возмол<иости некоторым пользователям назначать и менять собственный адрес (в рамках ограничений, сохраняющих целостность сети).

Информационные требования:

обеспечение «прозрачного» режима обслуживания, возмон<иость приема, передачи и обработки любых сочетаний битов, слов и символов, в том числе ие кратных восьми (последнее трсбованье противоречит позиции IEEE, согласно которой блок даииых должен содержать целое число окгетов. В некоторых случаях это требование IEEE неприменимо);

пропускная способность сети не должна существенно снижаться нри достижении полной загрузки и даже перегрузки сети во избежание длительной ее блокировки;

скорости передачи должны составлять 1...20 Мбит/с;

максимальная задержка передачи пакета через ЛВС должна быть небольшой по величине, постоянной и детерминированной (предварительно рассчитанной).

Требования к надежности и достоверности:

отказ или отключение питания подключенного устройства должны вызывать только переходную ошибку;

ЛВС не должна находиться в состоянии неработоспособности более 0,02 % от полного времени работы (это составляет около 20 мин простоя в год для учрежденческой системы и около 2 ч для непрерывно функционирующей системы);

средства обнаружения ошибок должны выявлять все пакеты, содержащие до четырех искаженных битов. Если же достоверность передачи достаточно высока, сеть ие должна сама исправлять обнаруженные ошибки, функции анализа, принятия решения и исправления ошибки должны выполняться подключенными устройствами;

Появление пакета с необнаруженной ошибкой - не чаще одного раза в год (для сети со скоростью передачи 5 Мбит/с это составит вероятность сшибки Ю"). Частота обнаруживаемых ошибок молет иметь порядок 10" (в некоторых применениях эти требования могут оказаться завышенными);

ЛВС доллша обнаруживать и индицировать все случаи совпадения сетевых адресов у двух подключенных устройств (в стандарте IEEE это требование необязательно).

Прочие и специальные требования: простота подключення к другому телекоммуникационному оборудованию, в том числе к арендованным линиям, телефонным сетям (общего и частного пользования), а также к сетям передачи данных; простота интерфейсов между ЛВС и подключенными устройствами; защита обмена данными по

сети от случайного илн несанкционированного доступа; наличие средств сопряжения с другими ЛВС (мосты) ил с большими сетями (шлюзы); обеспечение беспроводной связи для мобильных устройств.

Предъявленные требования обусловливают основные особенно ста ЛВС: размещение ЛВС на сравнительно небольшой территории; наличие высокоскоростного общего канала (физической среды); не используются средства и методы сетей общего пользования и не накладываются ограничения этих сетей; соединение в ЛВС самых раз-новбразных и независимых устройств.

Территории, охватываемые ЛВС, могут существенно различаться. Главное отличие локальных сетей от распределенных (глобальных) - наличие для всех абонентов общего высокоскоростного канала передачи данных. Сравнительно небольшие расстояния и отсутствие ограничений, налагаемых сетями общего пользования, позволяют передавать данные в ЛВС со скоростями, значительно превышающими скорости передачи данных в сетях общего пользования.

Термин «высокоскоростной канал» имеет условный характер, поскольку скорость передачи оценивается только по отношению к подключенным устройствам. Скорости передачи в ЛВС (табл. 8.1)

Таблица 8.1. Скорости передачи данных в ЛВС

Скорость, Мбит/с

, обеспечиваемая

УСТрг f CTi 0

устройстпом

Вольшая 31)Д\

Мини-Э]3,М и работая стаипня

Л1пкро?ВЛ\

Терминал

0,02

0,05

существенно больше, чем это требуется для одного подключенного устройства. Важная особенность высокоскоростных систем - неравномерный «взрывной» характер траффнка. Отношение пщ<овой нагрузки к средней может составлять ООО и даже выше. Время передачи является производной от скорости и дальности передачи. Обычно пакет проходит через ЛВС за несколько миллисекунд, время же передачи через глобальную сеть составляет около секунды. ЛВС обеспечивают более дешевый способ ко\П1лектации оборудования. Низкая вероятность возникновения ошибок позволяет упростить сетевые протоколы, а высокая скорость передачи делает эффективным многопользовательский доступ к общему банку данных и электронную доставку данных.

Наиболее важной особеппостью приме}1епня ЛВС является передача данных Некоторые используемые в ЛВС методы могут быть распространены на передачу речевой, текстовой и видеоинформации, что, например, позволяет объединить многие формы учрежденческой связи в рамках одной сети.

Хотя принцип общего канала - это основа концепции ЛВС, имеются некоторые ЛВС, использующие несколько параллельных общих каналов. Такие сети известны как широкополосные, которые в ряде случаев можно рассматривать как отдельные независимые ЛВС, объ-единетшые общим кабелем.



8.1.4. Конфигурация ЛВС

Конфигурация, или топология, ЛВС определяет взаимное размещение станций ЛВС и способ соедннеиня между ними. Выделяются следующие топологии ЛВС: шинная, кольцевая, звездообразная, древовидная, петлевая, гибридная и полносвязная.

Шинная топология ЛВС характеризуется использованнем разомкнутого сегмента кабеля, к которому с некоторыми интервалами подключены станции. Передаваемая станцией информация распространяется в обе стороны. Применение шнны снижает стоимость проводки, повышает надежность системы, унифицирует подключение различных модулей, обеспечивает возможность широковещательного обращения.

Используются два метода передачи сигналов по щине ЛВС: временное уплотнение сигналов и частотное разделение шнны.

При временном уплотнении каждой станции выделяется определенный временной интервал для ведения передачи. Назначение таких интервалов станциям может осуществляться централизованно илн распределенно, что определяется сущностью используемого метода доступа к среде.

Прн частотном разделении шины в одном кабеле организуется несколько параллельных радиочастотных каналов, передача по которым ведется с помощью модемов. Такой метод передачи уже многие годы используется, например, в кабельном телевидении.

В ЛВС кольцевой конфигурации сигналы нередаются по кольцу только п одном направлении. Каждая станция ;!епосредствен110 подсоединяется только к двум соседним узлам и «прослушивает» передачу любой другой ста1щии. Кольцо состоит нз нескольких приемопередатчиков, соединенных физической средой, В кольцевой ЛВС может отсутствовать центральный управляющий узел н все станции !гмеют равные права доступа к физической среде. Однако во многих таких ЛВС одна нз ста1щнй выполняет функции активного моинго-ра, осуиюстплян н.ницпалнзацню, тестпровашге кольца, удаление искаженных нлн ду блнроващгыч пакетов.

Звездообразная конфигурация характерна, например, для обычной вычнслнтслыюн сети с терминальными устройстнамн и для телефонной системы, В ЛВС в центре звезды может находиться пасснн-ныи соелнннтсль нлн активный повторитель.

Петлевые ЛВС возникли как развитие \гчогопунктовых линий с опросом. По cBoeii конфигура[1!;н они сходны с кольцевыми ЛВС, отлччдт-л. от них методом распредсленнл доступа к ф!!зчческой среде. В петлевой ЛВС и.меется управляющая станция (нли контроллер), которая определяет, какая конкретная станция и для каких целей может использовать физическую среду. Это достигается цикли-ческн.ч) опросом всех станции или же посылкой пустых пакетов-контейнеров, доступных любой ста1щии.

Древовидные ЛВС представляют собой более развитые конфигу-рацнтт ЩН1Ш0Г0 типа. Дерево образуется путем подсоединения нескольких простых шнн к одной магиетральион шине посредством активных повторителей нли пассивных размножителей. В таком виде древовидная ЛВС наиболее подходит для передачи модулированных сигналов При этом выделяются два частотных канала: один для передачи, другой -для приема.

На практике часто встречаются различные варианты смешанных, или гибридных, конфигураций ЛВС.

Полносвязные ионфисурацин ЛВС обеспечивают выбор наиболее дешевого маршрута между „абонентами и выгодны там, где усложнение логики управления окупается удешевлением связей,

8.1.5. Архитектура ЛВС

Комитет IEEE в проекте 802 модифицировал два нижних уровня эталонной модели ВОС (см. § 1.3), приспособив ее к задачам построения ЛВС. Предложенная комитетом IEEE модель ЛВС, принятая также подкомитетом МОС/ТК97/ПК6 в проекте стандарта 8802, показана иа рис. 8 2.

Согласно модели уровень звена данных (Data Link) делится иа два подуровня: управления логическим звеном (УЛЗ) и управления доступом к среде (УДС).

3 функции подуровня УЛЗ входит передача кадров между стан-цнлми. включая нснравлеиие ошибок. УЛЗ не зависит от фнз!1ческнх особенностей среды и алгоритмов доступа к ней, если ие считать временных соотноигенни.

Протокол подуровня УЛЗ определяет три режима работы сети.

В первом режиме передача пакетов менаду локальной и удаленными ста1щиями происходит без предварительного установления соединения менсду этими станциями, без нодтаерждения принятых пакетов, без управления нх потоком и без нснравленнл ошибок передачи.

Во втором режиме для передачи пакета между двумя станциями [фсдварительно устанавливается соедичегще. Нормальный никл обмена между двумя стпнциямн состоит из передачи пакета да1И1ых и выдачи н обратном направлении пакета-подтвержденнн. Для каждой пары етапит"! осуитествляется независимое от других пар стан-ннй управление потоком пакетов даннььч путем их циклической нумерации. Второй режим совместим с режимом сбаланснрован1юго класса процедур протокола HDLC, стандартизованного МС4335 н МС7809, а также Н/М МПК по ВТ 54-82 и проекта>п1 СТ СЭВ и ГОСТ (см. приложение 2),

В третьем реж1нче работы передача данных происходит без предварительного установления соединения, но с иодтверждеинем принятых пакетов.

Подуровень УДС реализует алгоритм доступа к среде н адресацию станции. На подуровень УДС возлагается ))у1И<цня совместного использования физической среды, определяюнтая основные особенно-с.н. ЛВС

Д\етолы совместного использования физической среды делятся на следующие классы: опрос, передача маркера, соперничество (случайный доступ), резервирование времени, сегментнрова1шал передача, вставка регистра и радиочастотная модуляция.

В системах с селективной передачей (диа первых метода) станции могут осуществлять передачу только после получения соответствующего разрешения. Опросом называется алгоритм выдачи станциям разрешения на передачу по очереди. Передачей маркера (права) называется алгоритм выдачи разрешения на передачу от одной станции к другой.

В системах с соперничеством каждая станция перед началом передачи пытается «захватить» физическую среду с соблюдением определенной дисциплины, минимизирующей возможности и последствия наложения нескольких сигналов.

В системах с резервированием времени любая станция осуществляет передачу только в течение временных интервалов, заранее за-



резервированных для нее При генерации <:истемы, в начале соединения и в произвольные моменты времени.

При сегментированной передаче фиксированное число сегментов постоянно циркулирует по кольцу ЛВС и станции заполняют и освобождают их по мере необходимости.

При вставке регистра любая станция может поместить в кольцо между двумя передаваемыми последовательными пакетами регистр, содержащий пакет.

Метод радиочастотной модуляции в коаксиальном кабеле применяется в некоторых системах как основа построения совместно используемой шины передачи дискретных сигналов. Метод позволяет по единственному кабелю обслуживать иесколько независимых ЛВС нлн комбинировать ЛВС с другими типами цифровых коммуникаций. Такие системы называются широкополосными ЛВС.

Основные стандартизуемые в IEEE и в МОС методы доступа к среде более подробно рассмотрены в § 8.2-8.5.

Физический уровень обеспечивает сопрямгение станции с физической средой, кодирование и декодирование сигналов, их буферизацию, юддержнвает и восстанавливает битовую синхронизацию.

Уровень даи{ых

Еьицерасположенныв уровни

дисп

Физический уровень

Физическая сре.ад


Интерфейсные! (е) соединитель(и)

Рис. 8.2. Стандартная архитектура ЛВС: УСС - узел сопряжения со средой

Физический урбвеиь делится на три подуровня: передача физических сигналов (ПФС), интерфейс с устройством доступа (ИУД), и модуль доступа к среде (МДС), который часто называют также соединительным модулем или соединителем.

Подуровень МДС выделяется с целью облегчения схемной интеграции с уровнем звена данных и обеспечивает для подуровня УДС последовательный побитовый интерфейс с физической средой.

Подуровень ИУД представляет собой интерфейсный каоель позволяющий размещать станцию на некотором удалении от среды. Кабель может иметь на своих концах соедннитнли с ПФС и МДС (как показано на рис. 8.2) или же (в некоторых системах) жестко соединяться с ПФС и МДС и иметь соединитель в разрыве кабеля.

Подуровень МДС согласует сигналы, поступающие из ПФС, с характеристиками физической среды, обеспечивая возможность пспользоваиня определенного подуровня ПФС различными типами физической среды.

В архитектуре ЛВС выделяется также интерфейс, зависящий от среды (ИЗС). Характеристики этого интерфейса определяются свойствами физической среды и способом соединеиия МДС со средой; в разрыве кабеля, прямым электрическим контактом с кабелем или через фантомную цепь.

Дискретные сигналы могут быть представлены в физической среде двумя способами: в основной полосе частот (сигнал передается непосредственна в физическую среду) и в виде широкополосной передачи (дискретный сигнал служит для модуляции несущего сигнала, который и подается в физическую среду).

Соединитель МДС может быть пассивным, не выполняя никаких сетевых функций, кроме передач(г н приема сигналов для устройств, которые ои обслуживает, и актнв11ыл1, выполняя сетевые функции п обеспечивая передачу сигналов между другими устройствами сети. Пассивный соединитель в отличие от активного может быть удален нз сети без влияния иа процесс передачи данных между пользователями. В цщроковещательных сетях обычно используются активные соединители.

8.1.6. Физическая среда

Физическая среда ЛВС представляет собой физический материал, на котором размещается и перемещается информация. В качество такого материала могут использоваться различные виды кабелей (типа «витая пара», коаксиальные многожильные, волоконно-оптические), а также эфир (радиоканалы, УКВ-каналы, инфракрасные каналы). В табл. 8.2 приведены основные сравнительные параметры наиболее распространенных видов физической среды. Их краткие характеристики рассмотрены ниже.

Витая пара состоит из оболочки (с экраном или без), внутри которой содержится одна или несколько пар свитых в виде спирали проводников. Витые пары используются в стандартных телефонных соединениях и при подключениях телексных терминалов. При использовании в АТС электронных коммутаторов с цифровой передачей речи возможно построение ЛВС на имеющихся каналах. В ЛВС витые пары применяются, как правило, в режиме передачи иемодули-рованных сигналов, причем две илн более пары отводятся для передачи сигналов оповещения о предстоящей передаче данных.

До недавнего времени одним из недостатков витых пар считалась низкая скорость передачи (до 1 Мбит/с). В настоящее время на витых парах достигнута скорость 10 Мбит/с и ожидается, что она

20-176



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 [49] 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67


0.0176