Топологии сетей ПД, функционирующих в составе систем управления (СУ)
Страница 3
Эта топология одна из наиболее широко распространенных структур сетей ПД. Она широко использовалась в 60-х -70-х годах, поскольку благодаря легкости управления ПО было не сложным, а поток трафика простым. Весь трафик исходит из центрального узла звезды, который представлял из себя главную ЭВМ, а остальные узлы являлись терминалами.
Концентраторы
В настоящее время одним из стандартных компонентов сетей становится концентратор. А в сетях с топологией «звезда» он служит центральным узлом.
Среди концентраторов выделяются активные (active) и пассивные (passive).
Активные концентраторы. Активные концентраторы регенерируют и передают сигналы так же, как это делают репитеры. Иногда их называют многопортовыми репитерами — они обычно имеют от 8 до 12 портов для подключения компьютеров.
Пассивные концентраторы. Некоторые типы концентраторов являются пассивными, например монтажные панели или коммутирующие блоки. Они просто пропускают через себя сигнал как узлы коммутации, не усиливая и не восстанавливая его. Пассивные концентраторы не надо подключать к источнику питания.
Гибридные концентраторы. Гибридными (hybrid) называются концентраторы, к которым можно подключать кабели различных типов. Сети, построенные на концентраторах, легко расширить, если подключить дополнительные концентраторы.
Концентраторы работают на первом уровне.
Рис. Гибридный концентратор
В настоящее время различают:
1. звездообразную сеть с коммутацией, когда центральный узел отвечает за маршрутизацию и выполняет функции пересылки с промежуточным хранением или коммутационные функции без промежуточного хранения. В последнем случае сети строятся на базе метода коммутации каналов. Когда перед началом передачи вызывающая станция запрашивает у центрального узла установление физического или логического соединения с вызываемой станцией (узлом). После установления соединения соответствующий физический или логический путь монопольно используется абонентами-партнерами для обмена данными. По окончании обмена один из абонентов запрашивает у центрального узла разъединения.
2. широковещательную звездообразная сеть, предусматривающую использование центрального узла как безбуферного повторителя, который направляет все приходящие сигналы во все исходящие из него линии.
Центральный узел производит локализацию неисправностей, которая в данном случае оказывается простой, поскольку сводится к локализации отдельной радиальной связи (канал или оконечный узел). При необходимости дефектная радиальная связь отключается не нарушая функционирования остальной части сети.
Преимущества топологии:
· разрыв кабеля в сети с обычной топологией «линейная шина» приведет к «падению» всей сети. Разрыв кабеля, подключенного к концентратору, нарушит работу только данного сегмента. Остальные сегменты останутся работоспособными.
· простота изменения или расширения сети: достаточно просто подключить еще один компьютер или концентратор;
· использование различных портов для подключения кабелей разных типов:
· централизованный контроль за работой сети и сетевым трафиком: во многих сетях активные концентраторы наделены диагностическими возможностями, позволяющими определить работоспособность соединения;
· централизованное управление.
В тоже время центральный узел является слабым местом такой сети.
Недостатки:
· пропускная способность сети ограничивается пропускной способностью центрального узла.
· выход из строя центрального узла приводит к отказу всей сети. Поэтому часто требуется резервирование наиболее важных устройств центрального узла.
· расширяемость сети ограничивается возможностями центрального узла по подключению КС с оконечными системами.
· центральный узел является довольно дорогим устройством, поскольку выполняет все основные функции по управлению сетью.
· максимальная суммарная длина ЛС, поэтому стоимость кабелей и стоимость их прокладки выше, чем при других топологиях с таким же числом узлов. Для уменьшения этой стоимости используется один из вариантов звездообразной топологии ЛВС называемый распределенная звездообразная топология, в соответствии с которой оконечные системы соединяются кабелями с соединительной коробкой, называемой концентратором кабелей. Последний может подсоединить к сети, как правило, не более четырех-восьми оконечных систем. Концентраторы кабелей соединяются между собой общим разделяемым многожильным кабелем. Такая топология широко применяется в ЛВС персональных ЭВМ, когда оконечные системы широко разбросаны по зданию учреждения.
Кольцевая топология при которой станции связаны звеньями типа «точка—точка» в топологии замкнутой петли.
При реализации сети типа физического кольца каждая станция подключается к кольцу с помощью активного интерфейса, называемого повторителям сигналов или кольцевым интерфейсом.
В такой топологии терминаторы не используются (их просто некуда подсоединять).
Передаваемые по кольцу данные проходят через регистры повторителя и задерживаются там на некоторое время.
Станция подключаются к одному повторителю, включенному в однонаправленное кольцо, или к двум повторителям, связанным в два разнонаправленных кольца.
Из-за простоты реализации наибольшее распространение получили сети с одним кольцом. В однонаправленном кольце пара смежных повторителей связана секцией кабеля — выделенным каналом связи.
Каждое сообщение имеет индентификатор (адрес) узла-получателя. Передаваемое из узла-источника сообщение проходит по кольцу до узла-потребителя, который опознает свой адрес в сообщении и либо принимает и поглощает сообщение, либо принимает и ретранслирует сообщение (добавив или не добавив соответствующую метку), которое перемещается по кольцу до узла-источника, где поглощается. Каждому из этих двух способов поглощения сообщения соответствует реализация в узлах и повторителях определенного протокола канального уровня. Наибольшее распространение нашло поглощение сообщения узлом-источником, поскольку это позволяет проконтролировать правильность передачи сообщения.
При большой длине кольца, коротких сообщениях и (или) большой скорости передачи возможна одновременная передача по нему более чем одного сообщения, поскольку кольцо начинает работать как линия задержки с памятью.
С точки зрения надежности самым «слабым» местом в кольцевых сетях являются повторители. Отказ повторителя может либо вывести из строя всю сеть, либо заблокировать доступ в сеть узла, подключенного к этому повторителю. Поэтому повторители обычно состоят из двух частей — основной, с электропитанием от узла, и интерфейсной, с электропитанием от автономного источника и построенной на релейной схеме. При отказе повторителя его интерфейсная часть быстро отключает отказавший повторитель и напрямую соединяет входной и выходной каналы.
Благодаря активному интерфейсу станция имеет возможность удалять знаки (символы) или сообщения, которые она получает из среды, а также производить запись на место знаков и сообщений, передаваемых по среде, когда они проходят через интерфейс.
Активный интерфейс со средой позволяет также усиливать сигналы, которые проходят через него, вследствие чего значительно снижаются вносимые потери. Это имеет особо важное значение при подключении к оптоволоконной среде, поскольку пассивный интерфейс вносит ощутимые потери, что приводит к существенному ограничению числа станций, которые могут быть пассивно подключены к оптоволоконной шине без введения оптических усилителей.
Усиление электрических сигналов и работа по управлению доступом к среде в активном интерфейсе сопряжены с двойным преобразованием: преобразованием принимаемых оптических сигналов в электрические (с необходимой обработкой) и преобразованием передаваемых сигналов в оптические сигналы. В результате скорость доступа станций должна быть выбрана таким образом, чтобы она соответствовала скорости обработки данных электронными устройствами в интерфейсах станций, поскольку скорости по оптическому каналу очень высоки.