Главная Промышленная стандартизация



Таблица 8.2. Характеристики

физических сред ЛВС

Характеристика

Тип фи зиме

Витая пара

Многожильный кабель

Скорости передачи, Мбит/с

До 10

300...500

Дальность передачи по одному

0,01...0,1

До 300

сегменту, км

Сотни на канал

Типичное число узлов в сети

10...100

Сложность соединения

Низкая

Высокая

Возможность ответвления

Плохая

Отличная (тысячи

узлов)

Возможность передачи различ-

Низкая

Хорошая

ных видов информанин

Средняя

Помехозащищез! ность

Высокая

Относительная стоимость

Состониие ТСХН0Л0Г1Н1

Зрелое

Развивается

ской среды

может быть увеличена почти на порядок. Основными недостатками витых пар остаются простота несанкшюнироваиного доступа и их чувствительность к электромагнитным помехам. Поэтому питые нары применяются главным образом в кольцевых сетях, где используются повторители, а 1акжс имеется воз\южность стыковать различные типы кабелей и вставлять в критическом месте нечувств][тс,1ьн>ю к помехам секцию кабеля.

Многожильные кабели применяются в целом ряде ЛВС. Отдельные провода кабеля могут использоваться для разных целей (передача данных, сигналов идентификации, индикации состояний и др.). - Передача данных но нескольким параллельным лнния\1 умножает пропускную сиособ1юсгь всего кабеля (сотни мегабит в секунду) прн сравнителыю малой скорости передачи снг]]алов ио одному проводу (десятки мегабит в секунду). Низкая скорость передачи сигналов сшшает проблемы отрчжения сигналов и согласования импедансов, характерные для высокоскоростных линий, упрощает и удешевляет интерфейсные схемы, хотя и увеличивает их необходимое ко.чичество. К основным недостаткам многожильных кабелей относятся их плохая помехозащищенность (при отсутствии .экрана) и высокая стоимость.

Коаксиальный кабель состоит из центрального проводника, окруженного слоем изолирующего материала, проводящего экрана и внешней оболочки. Имеется несколько разновидностей коаксиального кабеля с разными характеристиками. Некоторые каб"лч лучше передают высокие частоты, другие отличаются меньшим затуханием, устойчивостью к наводкам и т. п. Наиболее высококачсстпемный кабель обладает большой жесткостью и поэтому его трудно монтировать. Кроме того, электрические характеристики кояксиальииго кабеля (его сопротивление в рабочем диапазоне частот составляет 50..75 Ом) делают его малопригодным для М1югих целей. Но он очень удобен для передачи высокочастотных сигналов при сохранении относительной устойчивости к электрическим наводкам, а также для передачи модулированных и нсмодулироваипых сигналов. Он отличается надежностью, простотой конструкции и умеренной массой.

Коаксиальный кабель

Волоконно-оптический кабель

Эфир

До 10

До 1000

До 20 ООО

До 2,5

До 200

До 20

До 100

2 (кольцевые точки)

Средняя

Очень высокая

Низкая

Средняя (100 узлов)

Плохая

Отличная

Ограниченная

Очень хорошая

Очень хорошая

Высокая

Очень высокая

Высокая

Развивается

Начало разработки

Развивается

В сетях кабельного телевидения используется коаксиальный кабель с полосой пропускания больше 300 МГц, обеспечивающий передачу на большие расстояния. В режиме передачи иемодулнрованных сигналов коаксиальный кабель позволяет передавать информацию со скоростью 10 Мбит/с. Лучшие электрические свойства и простота монтажа обусловили использование коаксиального кабеля в качестве физической среды большинства ЛВС.

В ряде систем (например в Series 1 Ring (C,l,l) фнрм],1 IB.M) применяются биаксиальные и триаксиальные кабели, которые имеют лучшие электрнческне характеристики, чем коаксиальный кабель.

Волоконно-оптический кабель (световод) основан на 1гспользов1-иии в качестве проводящей среды сперхпрозрачного стс;л]оволок!1а. Теоретический предел пропускной способности световода определяется сотнями гнгабнт в секунду, а на практике уже достигнута скорость 2,41 Гбит/с. Помимо высокой скорости передачи к л1Стон,!ствам световода следует отнести его пысо1;ую помехозашпщс-нность, зaщJ;тy от неса[и<цноннровэниого доступа н небольшую массу. К недостаткам световода относится следующее: высокая стоимость и сложность под-ключс]]ня новых станций из-за неразвитости технологии волоконно-оптических развствнтелей; невозможность передачи по тщм электрической энергии для повторителей и других устройств; значительное ослабление сгииалов из-за подключения ответзнтелей; возможность передачи сигналов по кабелю только в одном направленни.

Ожидается, однако, что многие из перечисленных проблем будут решаться по мере развития технологии волоконной оптики и расширения ее применения в ЛВС,

Световоды применяются в ЛВС кольцевой и звездообразной конфигурации, например в ЛВС Fibrenet фирмы Xerox, имеющей топологию звезды. Они наиболее подходят для взаимосвязей больших ЭВМ, где требуются высокие скорости передачи. В то же время их применение для работы при средних и низких скоростях не считается целесообразным.

Эфир является новым типом физической среды ЛВС, в которой могут быть организованы радио-, инфракрасные и микроволновые



каналы. Радиоканал наиболее пригоден для обслуживания мобильных станций. В стационарных ЛВС радиоканалы используются слабо из-за экраиироваиности зданий и узкой полосы доступных радиочастот. Инфракрасный канал обеспечивает высокие скорости передачи (несколько мегабит в секунду) на расстояние прямой видимости. В отличие от радиоканалов он нечувствителен к электромагнитным помехам и ие занимает полосы частот радио- или видеосигналов. К недостаткам инфракрасного канала следует отнести небольшую дальность передачи. Микроволновый канал обеспечивает еще более высокие скорости (до 20 Гбнт/с) на расстоянии 15...20 км (при обеспечении прямой видимости),

8.1.7. Классификация ЛВС

Ниже обобщены имеющиеся системы классификации с учетом последних результатов расширения характерных признаков ЛВС и их усовершенствования. Помимо перечнсле!П1ых выше характеристик и особенностей ЛВС, они различаются между собой следующими

Таблица 8.3. Классификационные признаки Л ВС

Признак ЛВС

Ociiomioii Bapi:.;i.T

Сфера примеиет1я

Функциональное

иазкачецце

Размеры Вид трафика Топология

Физическая среда

Метод доступа среде

Структура внутренней адресации Адресация абонентов других ЛВС

Адресация со стороны служб общего пользования

Учрежденческие, заводские, домашние Распределенная обработка данных, удаленный ввод-вывод, научная деятельность, образование, резервирование мест, фииансовье онерацнн, производственное управление н учет Здание, территория предприятия, город Непрерывный, групповой, внутренний, внешний Шинная, кольцевая, звездообразная, петлевая, древовидная, сметанная, пол1юсвязная Витая пара, многожильный кабель, коаксналь-пый кабель, силовой кабель, волокоиио-опти-ческин кабель, радиоканал, иифракр.асиый канал, микроволновый канал Опрос, передача маркера, соперничество, сегментированная передача, вставка регистра, резервирование времени, радиочастотная модуляция

Плоская, иерархическая, групповая, расширения адресного пространства Доступ через фиксированные соединения, доступ через коммутируемые соединения глобальных сетей; адрес абонента - часть общего адресного простраиства обеих (нескольких) ЛВС, адрес абонента - подадрес глобального адреса (в рамках глобальной сети) удаленной ЛВС

Адресация к шлюзам (адрес шлюза относится к области общей адресации), адресация непосредственно к абонентам ЛВС (в области общей адресации)

признаками; способом виутреиией и внешней (со стороны других ЛВС или сетей общего пользования) адресации абоиеитов;, классами сообщений и услуг, обеспечиваемых сетью (приоритетность, временные ограничения, многопунктовые, широковещательные и др.); временами ответа для внешних абонентов; скоростями передачи сообщений или пакетов в единицах пакет/сообщеиие; форматами сообщений (фиксированный нли переменный); характером изменения производительности сети от нагрузки в течение суток; степенью доступности к сети или к отдельным ее станциям; надежностными параметрами; требованиями к эксплуатации.

Важной характеристикой ЛВС являются также ее территориальные параметры: размеры области, охватываемой одной ЛВС; максн» мальное расстояние между узлами; общая длина физической среды; максимальное число подключенных станций.

Основные признаки классификации ЛВС и типы ЛВС сведены в табл. 8.3.

8.2. ШИНА СО СЛУЧАЙНЫМ ДОСТУПОМ 8.2.1. Общая хграктеристика

Стандарты IEEE 802.3, МОС 8802.3 и ЕСМА-80, -81, -82 определяют протоколы и услуги подуровня УДС н (Ьизнческого уровня для ЛВС тина ШСД

Стандарт МОС 8802.3 разрабатывается на основе стандарта 1ЕЕЕ 802.3 и в целом ориеитироваи на использование нескольких типов физ:щсской среды. Редакция стандарта 1987 г. определяет спецификации и параметры для ЛВС то.тько иа основе коаксиального ка-б«ля для скорости 10 Мбит/с в осиов:юй полосе частот. Последующие редакции этого стандарта должны расширить его применимость к более широкому набору физических сред и к диапазону скоростей 1...20 Мбит/с.

В ЕСМА указанные протокол и услуги определены тремя ста;1-дартами: ЕСМА-80 определяет параметры физической среды (коаксиального кабеля), ЕСМА-81 - протокол и услуги физического уровня и ЕСМА-82 -протокол и услуги уровня звена данных.

Протокол подуровня УДС, определяемый перечисленными стандартами, основан иа методе КДОН/ОК, который позволяет двум нли более станциям коллективно использовать общую физическую среду, организованную в виде шипной магистрали. Каждая станция, имеющая данные для передачи, отслеживает состояние физической среды и при обнаружении отсутствия передач от других станций (период незанятости) помещает свое сообщение в физическую среду последовательно по битам. Если после начала передачи сообщения оно сталкивается с сообщением другой станции, то каждая из этих станций преднамеренно посылает несколько дополнительных битов, чтобы обозначить для всей системы наличие конфликта. После этого станция выжидает в течение случайного промежутка времени, прежде чем повторить попытку передачи.

Архитектура ЛВС рассматриваемого типа соответствует рис. 8.2. В архитектуре предусмотрены четыре вида интерфейсов: между подуровнями УДС и УЛЗ (осбеспечнвает средства передачи и приема кадров, выдачу процедурам обработки ошибок вышерасположенных уровней информации о состоянии текущих операций); между физическим уровнем и-подуровнем УДС (обеспечивает сигналы опознавания



несущей, ниициацию передачи, а также средства для передачи двух потоков битов (передаваемого и принимаемого) между двумя уров-> иями н синхронизацию); интерфейсы ИУД и ИЗС, рассмотренные вы-ше в § 8.1.4.

8.2.2. Структура и формат кадра

Кадр данных подуровня УДС шинной ЛВС с КДОН/ОК содер» жнт восемь полей различной длины (в октетах), расположенных в перечисленной ниже последовательности: преамбула (7), начальный ограничитель кадра (НОК) (1), адрес получателя (АП) (2 нли 6), адрес отправителя (АО) (2 или 6), длина кадра (2), данные УЛЗ, заполнение (ЗАП) и контрольная последовательность кадра (КПК).

Каждый октет поля преамбулы имеет битовую комбинацию 10101010. Преамбула нспользуется для того, чтобы дать .время схемам подуровня ПФС придти в устойчивый синхронизм с принимаемыми тактовыми сигналами подуровня УДС.

Поле МОК Представляет собой двоичную комбинацию 10101011, продолжает выполнять функции преамбулы и означает начало кадра.

Поле АП может указывать индивидуальный адрес станции-получателя кадра или групповой адрес нескольких (возможно всех) станций, которым предназначен данный кадр.

Поле АО указывает адрес станции - отправителя данного кадрз.

В зависимости от нрименсння каждое поле адреса (АП и АО) .может иметь длину 16 нли 48 бит, однако во всех станциях каждой конкретной ЛВС в опредслет1ый момент времени поля АП и АО должны иметь одинаковую длину. Первый слева (младший по значимости) бнт поля АП служит дли различения индивидуального (бнт равен 0) и группового илн глобального (бнт равен 1) адресов. В ноле АО .этот бит установлен в 0. В 48-битовых полях АН и АО второй слева бит служит для различения локально адмниистрируемого адреса (бит равен 1) и глобально (нли универсально) адмниистрируемого адреса (бит равен 0). Прн грунновой адресации второй бнт установлен в 1. При шнроковсщательной (глобальной) адресации всех стан-цнй ЛВС все биты поля АП установлены в 1.

Поле длины кадра указывает число октетов кадра УЛЗ, содер-жяитегоея в поле даииых. Поле данных УЛЗ содержит целое число (и) октетов данных. Л\ниимальное и максимальное значение п зависит от конкретной реализации и не определяется стандартами. Егл:1 число октетов кадра УЛЗ меньи1е установленного минимального значения п. поле даиных расищряется" необходимым числом октетов, которые образуют поле ЗАП, Мнкснмальное зиачс1И1е п зависит от максимально допустимого размера кадра и от длины полей АП и АО (16 или 48 бит), пртштых в конкретной реализации.

Поле КПК образуется с помощью циклической проверки полей АП, АО, длины кядра, данных УЛЗ и ЗАП с использованием стандартного образующего полинома 32-й степени и служит для проверки безошибочности принятого кадра. Правила формирования КПК определены в НМ МПК по ВТ 55-82 и одноименном проекте СТ СЭВ (см. приложение 2).

Кадр УДС считается недействительным, если: ноле даиных УЛЗ не вписывается в кадр данных по своей длине; в кадре содержится не целое число октетов; сформированная на приемной станции КПК не совпадает с принятой в кадре КПК. Недействительные кадры УДС не должны передаваться подуровню УЛЗ, ио могут быть переданы диспетчеру сети.

8.2.3. Услуги и протокол подуровня УДС

Услуги, обеспечивающие подуровнем УДС, дают возможность подуровню УЛЗ той же станции обмениваться блоками даиных с подуровнем УЛЗ другой станции, а также с самим подуровнем УДС. Для обеспечения этих услуг используются два примитива: запрос УДС-ДАННЫЕ и индикация УДС-ДАННЫЕ.

Протокольные операции подуровня УДС по передаче кадров осуществляются независимо от его операций по приему кадров. В каждом из двух направлений (передача, прием) все функции УДС подразделяются на следующие группы: организация/реорганизация данных: формирование/расформирование кадров (определение границ кадра, синхронизация), адресация (обработка адресов получателя (ей) и отправителя), обнаружение ошибок передачи; диспетчеризация доступа к среде: распределение среды (предотвращение конфликтов) и разрешение соперничества (ликвидация возникших конфликтов).

Для реализации перечисленных групп функций в обоих направлениях потока данных в подуровне УДС выделены соответствующие компоненты. При выдаче подуровнем УЛЗ примитива запроса компонент организации данных подуровня УДС формирует на основе полученного сервисного блока данных (СБД) кадр данных, добавляя в начало СБД поля преамбулы, НОК, АП, АО, поле данных кадра, и в конце СБД поля ЗАП (при необходимости) и КПК. Компонент диспетчеризации доступа следит за coctohiuicm среды ио сигналу опознавания несущей, выдаваемому ПФС. Если среда свободна, то после короткой задержки, необходимой для стабилизации схем УДС и физической среды (межкадровый 1П1тервал) , сформированный кадр выдастся в физическую среду; ПФС генерирует нз бн.тов кадра электрические сигналы в физическую среду и одиовремешю следит за состоянием среды. Если передача прошла успешно без коифлш<топ, УДС информирует об этом У.ЛЗ и ожидает от него следующего запроса на передачу.

При занятости среды УДС задерживает передачу своего кадрз до ее освобождения, после чего вы.жндает межкадровын ннтсрпза и независимо от состояння сигнала опознавания несущей начинает передачу кадра. После завершения передачи УДС возобновляет наблюдение за сигналом опознавания несущей.

Если после начала передачи кадра в среде обнаруннваетсл наличие кадра другой станции, полуровень ПФС включает сигнал обнаружения конфликта. По этому сигна.ly подуровень ДC продлевает конфликтную ситуацию для уверенного ее опозиаваипя всеми станциями ЛВС, в8о,дя в среду битовую комб;и1аин-га «и.скажение», длительность и содержимое которой определяется конкретной реализацией. После этого подуровень УДС прерывает передачу своего кадра и с некоторой отсрочкой осуществляет попытку повторной передачи кадра.

Время, в течение которого станция может обнаружить передачу, называется окном конфликтов. Длительность окна конфликтов должна определяться суммарным временем распространения сигналов по физическому уровню (подуровням ПФС, ИУД, МДС) и по физической среде. Считается, что после прохождения передаваемым кадром окна конфликтов станция захватывает среду, поскольку за это время все остальные станции должны обнаружить наличие передачи в среде по опознаванию несущей.

Л1акснмальиое установление стандартами число попыток повторной передачи кадра равно 16. После безуспешного нх выполнения



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


0.0143