Реферат: Коммуникационные подсети

Чем больше в блоке данных упаковано инфор­мационных бит, тем меньше число необходимых блоков

Объем операций управления

Минимизация обработки прерываний, сообщений о передаче, упаковки/разупаковки позволяет уменьшить потери времени

Интерфейс абонента

Качество и скорость передачи данных между станцией и абонентом также определяют воз­можные потери скорости

Микроволновый канал позволяет передавать информацию на расстояния до 15—20 км (при обеспечении прямой видимости). Здесь скорости достигают 20 Гбит/с.

Быстродействующим, надежным и эффективным при больших потоках данных является световодный канал, в котором в каче­стве физической среды используется сверхпрозрачное стеклово­локно. Простейший световод состоит из кварцевой сердцевины диа­метром 50—70 мкм, окруженной тонкой пленкой из стекла со зна­чительно меньшим коэффициентом преломления, чем сердцевина. Это позволяет отражать световые волны внутрь стеклянного во­локна, не выпуская их наружу. Нередко кварцевая сердцевина световода покрывается пластмассой. Такие световоды дешевле, на менее надежны в работе. В отличие от них стеклянные волокна не подвержены влиянию влаги и температуры, не стареют.

Пропускная способность световодного канала очень высока. Ее теоретический предел определяется десятками триллионов бит в секунду, а практически достигнутая скорость уже равна 2,41 Гбит/с [123]. Излучение света в этом канале осуществляется микролазером либо светоизлучающим диодом. Прием света обес­печивается полупроводниковым фотодиодом.

Преимуществами световодного канала являются надежность, отсутствие взаимных помех в пучке световодов, невосприимчивость к помехам мощных энергетических систем и сетей электросвязи. Световоды имеют малый размер, небольшую массу и хорошо за­щищены от несанкционированного доступа. Вместе с тем внедре­ние световодных каналов сдерживается серийным производством сверхпрозрачных стеклянных и кварцевых волокон.

2. Одноузловая коммуникационная подсеть

Рис. 3. Одноузловая коммуникационная подсеть

Одноузловая коммуникационная подсеть состоит (рис.3) из одной коммуникационной системы (заштрихованный кружок) и группы абонентских каналов, каждый из которых соединяет або­нентскую систему с коммуникационной. Этим и определяется на­звание подсети. Каждый канал заканчивается аппаратурой пере­дачи данных, к которой с наружной части подсети подключаются абонентские системы (пунктирные прямоугольники А—Д). Точки подключения абонентских систем к аппаратуре передачи данных, определяют интерфейс коммуникационной подсети. Естественно, что одноузловая подсеть может иметь только одну форму звездообразную.

Логическая структура одноузловой коммуникационной подсети, соответствующая схемам, представленным на рис.4.

Рис. 4. Логическая структура одноузловой подсети

Она состоит из коммуникационной системы и пяти (А—Д) групп двухточечных физических соединений. Каждая группа соединений (как и на рис. 3.3) заканчивается аппаратурой передачи данных, изображенной здесь полукругом. Группа физи­ческих соединений с парой аппаратур передачи данных, расположенных по концам соединений, представляет канал. В точках ин­терфейса подсети к ней могут подключаться абонентские системы(А-Д).

Коммуникационная система выполняет протоколы всех семи уровней области взаимодействия открытых систем. Однако при основном управлении, связанном с передачей информации между абонентскими системами, используются протоколы только трех нижних уровней: сетевого, канального и физического. Что же ка­сается административного управления подсетью, то здесь исполь­зуются протоколы всех семи уровней.

Функции сетевого (3), канального (2) и физического (1) уров­ней в" коммуникационной системе непосредственно связаны с кана­лами. Над тремя уровнями находится общий для всех них сетевой процесс. Этот процесс обеспечивает маршрутизацию информации: и выполняет функции соединения каналов для передачи по ним пакетов.

Современная коммуникационная система, как правило, состоит из группы практически одинаковых микропроцессорных блоков; (рис.5). Один из них специализируется на выполнении админи­стративных функций (сбор статистики, диагностика системы, вы­дача отчетов о работе). Остальные блоки 1—D выполняют функции, связанные с маршрутизацией и коммутацией информации. Число коммуникационных блоков зависит от размеров создаваемой коммуникационной подсети. В случае необходимости, при увели­чении размеров подсети, в коммуникационную систему добавля­ется необходимое число коммуникационных блоков.

Рис. 5. Структура коммуникационной сиситемы

Блоки коммуникационной системы соединяются одной либо, для надежности, двумя общими шинами. Интересна идея использования здесь не многопроводной шины, а одного коаксиального кабеля. Она связана с тем, что шина является сложным образо­ванием, управляющим обменом информацией между микропроцес­сорами. И выход ее из строя приводит к серьезным последствиям. Что же касается коаксиального кабеля, то он является пассивным высоконадежным элементом.

Операторское управление (передача команд, загрузка и перегрузка программ, диагностика и т. д.) коммуникационной систе­мой может осуществляться там же, где система расположена. Для этого административный блок имеет (рис. 3.5) дисплей и печа­тающее устройство. Вместе с тем административное управление коммуникационной системой может осуществляться и из другого удобного для этого места. Тогда дисплей и печатающее устройство оказываются ненужными, а операторское управление системой осу­ществляется дистанционно.

Пример мультимикропроцессорной коммуникационной системы показан на рис. 6. Она состоит из одинаковых микро­процессоров, подключенных к двум кольцевым шинам. Структура такой системы включает до 64 микропроцессоров. Из них два — административных (типа А) и 62 микропроцессора — коммуника­ционных (типа К). Каждый из микропроцессоров работает с опе­ративной памятью от 64 до 256 Кбайт и набором контроллеров.

Процессоры типа А имеют контроллеры, обеспечивающие подклю­чение к каждому из них одного либо двух гибких дисков. В основ­ном управлении диски не участвуют. С них осуществляется за­грузка программ и на них собирается статистика работы комму-шикационной системы.

Рис. 6. Коммуникационная система с кольцевыми шинами.

В отличие от процессоров типа А процессоры типа К подключены к контроллерам взаимодействия с ка­налами. Кроме того, процессоры различных типов имеют, естест­венно, разное программное обеспечение.

Микропроцессоры типа А (основной и резервный) необходимы для административного управления коммуникационной системой. При выполнении этих функций они взаимодействуют с оператором управления коммуникационной подсетью.

Микропроцессоры типа К управляют каналами и обеспечивают маршрутизацию пакетов. Каждый процессор в зависимости от ско­рости передачи данных может взаимодействовать с числом кана­лов, достигающим 16. При этом скорость передачи по двум кана­лам равна 64000 бит/с, а при передаче по 16 каналам она умень­шается до 50 бит/с. Микропроцессоры типа К выполняют функции,, определяемые протоколами трех уровней: сетевого, канального и физического.

Все микропроцессоры взаимодействуют с основной и резерв­ной кольцевыми шинами. Для небольших коммуникационных си­стем используются простые, но относительно медленные шины, каждая из которых передает информацию со скоростью 100 Кбит/с. В больших коммуникационных системах применяются высокоско­ростные шины, быстродействие которых равно 8 Мбит/с.