Топологии сетей ПД, функционирующих в составе систем управления (СУ)

К наиболее важным требованиям, предъявляемым к СПД, функционирующим в СУ рассредоточенными объектами (СУРО), относятся:

· обеспечение работы СУ в реальном масштабе времени;

· осуществление информационного обмена с высокой верностью;

· надежное функционирование.

Выполнение этих требований существенно зависит от параметров и характеристик СПД, входящих в состав СУРО.

Основные показатели и параметры любой сети можно разделить на две группы:

· морфологические (структурные характеристики); [Морфология — наука о форме и строении организма]

· функциональные (параметры качества обслуживания и показатели эффективности ПД).

Под структурой СПД, входящей в состав СУРО, понимается совокупность оконечного оборудования, являющегося неотъемлемой частью пунктов управления (ПУ) и контролируемых пунктов (КП), узлов коммутации, концентраторов, мостов, шлюзов и т.д. и соединяющих их линий и каналов связи.

В дальнейшем оконечное оборудование, входящее в состав ПУ и КП, о также различные терминалы мы будем называть терминалами, рабочими станциями или узлами.

Совершенно очевидно, что структура сетей ПД определяется структурой СУРО, в состав которых они входят, и является многоточечной.

Многоточечная структура — структура, в которой два или более КП соединяются КС с ПУ.

При рассмотрении структур сетей ПД, в виде совокупности терминалов и соединяющих их КС, пользуются термином топология. В данном случае топология сети — геометрическая форма (или физическая связность) сети. Топология сети определяется способом соединения ее узлов каналами (кабелями) связи и характеризует физическое расположение ЭВМ, кабелей и др. компонентов сети.

Кроме термина «топология» для описания физической компоновки употребляются термины:

· физическое расположение;

· компоновка;

· диаграмма;

· карта.

При проектировании сетей используется и понятие «архитектура», которая определяется сводом форматов, последовательностей действий, интерфейсов, протоколов, логических структур, в совокупности обеспечивающих взаимодействие между аппаратными и программными средствами сети.

Топология сети влияет на:

· состав необходимого сетевого оборудования;

· возможность расширения сети (наращиваемость);

· способ управления сетью;

· характеристики и параметры сетевого оборудования:

· надежность,

· стоимость,

· задержка,

· пропускная способность.

Задержка сети — это время передачи сообщений между абонентами, т.е. время между передачей сообщения абонентом-источником и его приемом абонентом-получателем (адресатом).

Пропускная способность — это максимальное число битов абонентских сообщений, которые могут передаваться через сеть в единицу времени.

Рассмотрим основные и наиболее часто используемые топологии сетей ПД, функционирующих в СУРО. Естественно, что эти топологии носят общий характер и широко используются в ЛВС.

На практике используются следующие базовые топологии:

1. шинная,

2. звездообразная,

3. кольцевая,

4. древовидная,

5. ячеистая (смешанная или многосвязная),

Все остальные топологии получаются комбинацией базовых.

Примечание. При рассмотрении ЛВС выделяют три базовые топологии:

1. шинную (bus);

2. звездообразную (star);

3. кольцевую (ring),

на основании которых и строят все ЛВС.

Цепочечная структура СУРО — многоточечная структура, в которой КП соединены общим каналом с ПУ.

Рис. 1.

б)

(Рассказать где используется такая структура — нефте-газопроводы)

Цепочечной структурой СУРО непосредственно связана с шинной топологией для рис.1а, или с последовательно соединенными через некоторое устройство шинами (рис. 1б).

Шинная топология (магистральная), — топология при которой станции подключаются к шинному магистральному каналу (линейная шина (linear bus)).

Данная топология относится к наиболее простым и широко распространенным топологиям ЛВС.

В сетях с шинной топологией все терминалы подключаются к одному кабелю с помощью приемопередатчиков. Такой кабель часто называют магистралью).

Канал оканчивается с двух сторон пассивными терминаторами, предназначенными для поглощения падающей электромагнитной волны. Терминаторы представляют собой обычные резисторы, включенные между токонесущей жилой и экраном кабеля. Сопротивление терминаторов равно волновому сопротивлению кабеля. Все концы кабеля должны быть к чему-нибудь подключены (например, к компьютеру, к баррел-коннектору для увеличения длины кабеля). К любому свободному концу кабеля должен быть подключен терминатор.

В большинстве реализаций физическая среда передачи шинной сети может состоять из одной или нескольких секций кабеля, связанных специальными соединителями. В результате образуется так называемый сегмент кабеля.

Шинные сети имеют довольно ограниченные возможности по наращиванию в силу затухания сигналов в КС. Каждая врезка и каждый соединитель несколько изменяют характеристики физической среды передачи. Поэтому для каждой реализации имеются, как правило, ограничения на общую длину кабеля связи и его сегментов, на расстояние между соседними точками подключения узлов (т. е. мин. и макс. длину сегментов) и на количество подключений к кабелю.

В то же время подключение новых узлов осуществляется весьма просто с помощью пассивных врезок. Легко осуществляется и трассировка кабелей шины. В большинстве реализаций несколько оконечных систем могут подключаться к шине через общий приемопередатчик.

При реализация физической шины желательно пассивное подключение станции к шине таким образом, что отказ какой-либо станции не влиял на работу шинной сети.

Узлы подключаются непосредственно к соединителям кабельных секций либо с помощью специальной врезки, которая просто прокалывает коаксиальный кабель до контакта с центральным проводником.

При такой топологии сообщения, посылаемые каждой станцией, передаются в широковещательном режиме всем сетевым станциям.

Кроме того, станция может «прослушивать» и принимать все сообщения, которые поступают в ее интерфейс с шиной, однако она не может изъять И-ю из шины или осуществить какую-либо перезапись И-и, передаваемой по шине.

Каждый узел имеет уникальный идентификатор и принимает сообщение, если в нем адрес узла-получателя либо совпадает с его собственным идентификатором, либо является идентификатором широковещательного или группового сообщения.

Поскольку один общий КС (шина) используется всеми абонентами сети, такие сети называются также моноканальными. В моноканальных сетях обычно осуществляется временное уплотнение канала. Частотное уплотнение в ЛС в настоящее время используется очень редко.