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