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

Страница 2

Для того, чтобы передать по шине, свои собственные сообщения, станция должна получить на это соответствующее разрешение (право). Реализация этого права осуществляется через децентрализованную процедуру, которая называется методом доступа к среде.

Управление доступом к среде входит в функции канального уровня и осуществляется в соответствии с протоколом канального уровня.

Если имеется случай последовательно соединенных магистральных линий (сегментов) (для СУРО на рис. 1б), то в этом случае в местах соединения сегментов устанавливаются специальные связующие элементы:

· повторители, осуществляющие трансляцию сигналов из одного сегмента сети в другой и согласование параметров проводных ЛС. Повторители могут быть двух типов:

1) осуществляющие простое усиление и усиление с восстановлением (в этом случае повторитель рассматривается как открытая система, осуществляющая трансляцию последовательности бит на физическом уровне);

2) производящие: прием — декодирование с исправлением ошибок — кодирование — передачу (в этом случае повторитель осуществляет трансляцию канальных БДП на канальном уровне ЭМВОС);

· мосты, соединяющие однородные сети производящие трансляцию пакетов:

1 — всегда,

2 — только в том случае, когда пакет предназначен станциям, находящимся в другом сегменте.

В мосте реализуется механизм доступа к среде, причем для каждого из сегментов сети управление доступом производится независимо;

· шлюзы, соединяющие разнородные сети, и осуществляющие преобразование форматов и протоколов передачи данных. В шлюзах для каждого из сегментов реализуется свой возможно различающийся механизм доступа к среде.

Магистральная линия рис. 1а может быть также разбита на сегменты. Разбиение делается в двух случаях:

1. когда длина линии большая и необходимо установить повторители или мосты для усиления и восстановления сигналов;

2. если рассмотреть в СУРО направленность и интенсивность И-х потоков, то очевидным является факт, что интенсивность потока будет убывать по мере удаления от ПУ. Поэтому иногда целесообразно разделить шину на сегменты и в каждом сегменте использовать сети ПД с различными характеристиками. В сегменте, к которому подключен ПУ необходимо использовать высокоскоростную сеть ПД с дорогостоящими КС, обладающими большой пропускной способностью. В сегментах, расположенных на периферии, можно использовать низкоскоростные сети с дешевыми КС.

Шинные сети чувствительны к заземлению КС и к подаче на него избыточного по уровню сигнала (электрический разряд, случайное замыкание на посторонние линии питания), поэтому в приемопередатчике шинной сети необходима электрическая (трансформаторная или оптическая) развязка его абонентской и канальной частей.

Пропускная способность и задержка в шинных сетях определяются большим числом параметров: методом доступа, полосой пропускания ЛС, числом узлов сети, длиной сообщений и др.

Расширение ЛВС

Увеличение участка, охватываемого сетью, вызывает необходимость ее расширения. В сети с топологией «шина» кабель обычно удлиняется двумя способами.

1. Для соединения двух отрезков кабеля можно воспользоваться баррел-коннектором (barrel connector).

Но злоупотреблять ими не стоит, так как сигнал при этом ослабева­ет. Лучше купить один длинный кабель, чем соединять несколько коротких отрезков. При большом количестве «стыковок» нередко происходит искажение сигнала.

2. Для соединения двух отрезков кабеля служит репитер (repeater). В отличие от коннектора, он усиливает сигнал перед передачей его в следующий сегмент. Поэтому пред­почтительнее использовать репитер, чем баррел-коннектор или даже один длинный кабель: сигналы на большие расстояния пойдут без искажений.

Рис. Репитер соединяет отрезки кабеля и усиливает сигнал.

Преимущества и недостатки такой топологии очевидны.

Преимущества:

· минимальная длина ЛС;

· легко расширяется;

· высокая скорость обмена данными между пользователями (нет дополнительных задержек на прохождение сигналов через узлы, как это имеет место в кольцевой топологии);

· шина пассивная топология. Это означает, что компьютеры только «прослушивают» передаваемые по сети данные, но не продвигают их от отправителя к получателю. Поэтому если один из компьютеров выходит из строя, это не сказывается на работе остальных. В активных топологиях происходит регенерация сигналов в компьютерах и последующая их передача в сеть.

Недостатки:

· низкая надежность (разрыв ЛС нарушает связь между станциями); при неисправности станции, проявляющейся в том, станция начинает непрерывную передачу, сеть также становится неработоспособной;

· трудность локализации отказов с точностью до отдельного компонента, подключенного к шине;

· разрыв кабеля или отсоединение одного из концов приводит к прекращению функционирования сети (Сеть «падает»);

· если разделение каналов производится не по частоте, а по времени, то всегда имеется задержка между моментом появления данных для передачи и моментом времени, когда эти данные могут быть переданы. Причем эта задержка при большом количестве станций и длинных сообщениях может достигать значительных величин. В этом случае, для управления в реальном масштабе времени необходимо либо увеличивать скорость передачи данных, что может потребовать больших затрат, либо ограничивать длину пакетов, которыми обмениваются станции.

Для оптоволоконных ЛС достижение полной связности типа «станция-станция» шинная реализация сети требует двух шин. Это объясняется однонаправленным характером оптоволоконного канала. Чаще всего используются две отдельные встречно направленные шины.

Топология сети Fasnet.

Здесь станции имеют доступ к каждой оптоволоконной шине через соответствующий отвод чтения, за которым размещается отвод записи. Шины между собой не связаны. Первая и последняя станция наряду с функциями контороллеров сети выполняют функции трансляции пакетов.

Как альтернативный вариант можно применять конфигурацию, использующую единственную U- или D-образную оптоволоконную шину

Топология D-сети

В этом случае станция подключается с помощью отводов записи на исходящей стороне и с помощью отвода приема на входящей стороне шины. В этом случае станция, являющейся последней на передачу оказывается первой на прием, что не всегда удобно. Этого недостатка лишена S-шина

Топология сети Expressnet

Повышение надежности шинных сетей ПД достигается за счет прокладывания дополнительных ЛС. Чаще всего в СУРО используются дублирующие каналы. В некоторых систем управления может использоваться несколько дополнительных ЛС. Например в самолетостроении, в бортовых системах информационного обмена используются триплированная шина, идущая вдоль одного борта, и дублирующая ее триплированная шина — вдоль другого борта.

Если СУРО содержит ПУ и КП, рассредоточенные по некоторой территории, то в этом случае шинная топология сети ПД практически не используется, а применяются оставшиеся из выше перечисленных топологий и, в частности, радиальная топология.

Радиальная топология (Звездообразная топология, топология «звезда»), при которой каждая станция подсоединена одним или двумя выделенными КС к единственному центральному узлу, именуемому концентратором (hub). Станция может непосредственно осуществлять доступ только к этому узлу. В сетях с такой топологией через центральный узел проходит весь сетевой трафик.