Реферат: Коммуникационные подсети

Новосибирский государственный техническийуниверситет

Кафедравычислительной техники

Расчётно-графическаяработа

подисциплине «Сети и ЭВМ»

натему

«Коммуникационныеподсети »

Группа: АМ-110

Студент:JJJJJ

Преподаватель: Мищенко В.К.

Новосибирск, 2004

Содержание

TOC o «1-4» h z u

1. Общиехарактеристики подсетей. PAGEREF_Toc91950368 h 3

1.1 Коммуникационная подсеть. PAGEREF _Toc91950369 h 3

2. Одноузловая коммуникационная подсеть. PAGEREF _Toc91950370 h 6

3.Многоузловая коммуникационная подсеть. PAGEREF _Toc91950371 h 9

3.1. Моноканал. PAGEREF _Toc91950372 h 11

3.2 Поликанал. PAGEREF _Toc91950373 h 15

4.Циклическое кольцо. PAGEREF _Toc91950374 h 19

Литература. PAGEREF _Toc91950375 h 22

1. ОБЩИЕХАРАКТЕРИСТИКИ ПОДСЕТЕЙ

Коммуникационная подсеть представляет собой совокупность физической среды, программных иаппаратных средств, обеспечивающих передачу информации между группойабонентских систем. Рассматриваемая подсеть является важным компонентом информационно-вычислительной сети. В соответствии с этим к ней предъявляютсятребования, основные из которых сводятся к следующим:

— высокая надежность передачи блоков данных

— небольшая стоимость передачи

— высокая скорость передачи

— износоустойчивость и долговечностьоборудования

— малые потери информации

— минимальный штат обслуживания

— передача данных, закодированных любымспособом.

До сих пор коммуникационные подсети в основном использовалисьдля передачи информации между такими абонентами, как ЭВМ и терминалы.Параллельно этому существуют телевизионная, телефонная, телеграфная ителетайпная сети. И каждая из них предназначена для определенного вида информации.В последние годы начался переход на передачу любой информации в дискретнойформе. Это открыло возможность создания интегрированных, коммуникационныхподсетей, к которым подключаются различные типы абонентов.

1.1 Коммуникационная подсеть

Любая коммуникационная подсеть предназначена для обеспеченияразличных форм взаимодействия абонентских систем друг с другом. Точкиподключения систем к рассматриваемой сети определяются интерфейсомкоммуникационной подсети. Для всех абонентских систем этот интерфейс один и тотже. Однако в последнее время в коммуникационную подсеть стали включатьдополнительные функции, связанные с преобразованием нестандартных интерфейсовв интерфейс коммуникационной подсети. Такие подсети именуютсяинтеллектуальными.

Первоначально через коммуникационную подсеть передаваласьинформация, предоставляемая либо потребляемая ЭВМ и терминалами. Теперь же всечаще через ту же подсеть направляют звукограммы, речь, графические и дажетелевизионные изображения. Естественно, что любая подсеть должна обеспечиватьразличные формы передачи данных, включающие: диалоговые посылки, файлы,сообщения и большие массивы информации. Коммуникационную подсеть определяютчетыре основные характеристики: трафик, надежность передачи, времяустановления сквозного (через подсеть) соединения, скорость передачи блоковданных.

Абонентская

система

<img src="/cache/referats/18748/image006.gif" v:shapes="_x0000_s1030 _x0000_s1027 _x0000_s1028 _x0000_s1029">моноканальная, поликанальная, циклическое кольцо.

Рис. 1.Главные компоненты ИВС

Абонентская

система

SHAPE * MERGEFORMAT

Коммуникационная подсеть

Одноузловые

Звездообразные

Многоузловые

Кольцевые

Ячеистые

Моноканалы

Звездобразные

Древовидные

Магистральные

Кольцевые

Поликаналы

Звездообразные

Древовидные

Магистральные

Циклические кольца

Кольцевые

Рис. 2. Типы локальных коммуникационных подсетей

. Эта классификация определяется характером доставки блоковданных от абонентской системы-отправителя к абонентской системе-получателю. Чтоже касается топологии, то указанные типы подсетей могут иметь одинаковую форму.Так, из рис..2 видно, что кольцевую форму могут иметь многоузловая подсеть,моноканал и циклическое кольцо.

Каждая из пяти типов подсетей (рис.2) имеет свои преимуществаи недостатки. Поэтому среди них нельзя выделить лучшую. Каждая хороша в своейобласти, определяемой требованиями, предъявляемыми к подсети.

В коммуникационной подсети следует различать два понятияскорости передачи. Первое из них физическая скорость передачи данных поканалу. Она определяется числом бит, передаваемых в секунду по конкретномуканалу. Вторая скорость именуется сквозной. Она характеризуется числом блоковданных в секунду, передаваемых между рассматриваемой парой точек интерфейса подсети(например, между точками а, б, рис.1). Эта скорость является главной, ибо онаопределяет скорость передачи блоков данных сквозь всю подсеть. А именно этаскорость в первую очередь определяет быстродействие коммуникационной подсети.Для удобства сравнения с физическойскоростьюсквозная скорость часто пересчитывается в биты в секунду.

Так, в одной из локальных сетей [101] физическая скоростьпередачи данных по каналу равна 3 Мбит/с. Однако сквозная скорость (в пересчетена мегабиты в секунду) составляет лишь 0,6 Мбит/с.

На сквозную скорость влияют многие факторы (табл. 3.1).Анализ их показывает, как велики возможности повышения сквозной скорости.

Следует отметить, чтосквозная скорость определяет второй временнойфактор быстродействия коммуникационной подсети время сквозного прохода блокаданных через (сквозь) эту подсеть. Действительно, легко, себе представитьподсеть, в точках интерфейса которой данные проходят быстро, например со скоростью1 Мбит/с. Однако если подсеть создана не оптимально, то блок данных можетпроходить сквозь нее в течение недопустимо долгого времени, например 0,5 с.

Важной характеристикой коммуникационной подсети являетсяиспользуемая в ней физическая среда:

-эфир,

-световод,

-коаксиальный кабель

-скрученная пара проводов

-плоский кабель и т. д.

На этой основе создается канал совокупностьфизической среды и каналообразующих аппаратных средств, соединяющая двесистемы. Примеры каналов, используемых в коммуникационных подсетях,рассматриваются ниже.

Инфракрасный канал является в сетях новым типомканала, использующим эфир. Он удобен для получения высоких скоростей передачина небольшие расстояния. Примером такого канала является разработка,выполненная фирмой Datapoint. Созданный ею для передачи данных аппарат имеетмощность всего 1 мкВт, но обеспечивает при помощи некогерентного инфракрасногоизлучения передачу дискретных данных при прямой видимости на расстояние до 3км со скоростью 2,5 Мбит/с.

Таблица №1 Факторы влияющие на сквозную скорость.

Фактор

Его характеристика

Количество абонентских систем Структура станций

Длина канала определяет время распространения по нему сигнала; повторители, расщепители и другие компоненты канала вносят дополнительные задержки

Топология

Чем больше систем, тем значительнее потери времени на согласование их работы в сети

Эффективность структуры, число и расположение буферов памяти, степень аппаратной реализации функций, быстродействие микропроцессоров влияют на скорость работы станции

Величина трафика

Число и частота передач увеличивают потери времени на управление передачей

Число ошибок передачи

Потери времени на проверку, переспрос и повторную передачу блоков данных

Эффективность заполнения блоков данных

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 каналпозволяет передавать информацию на расстояния до 15—20 км (при обеспечениипрямой видимости). Здесь скорости достигают 20 Гбит/с.

Быстродействующим,надежным и эффективным при больших потоках данных является световодный канал, вкотором 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 коэффициентомпреломления, чем сердцевина. Это позволяет отражать световые волны внутрьстеклянного волокна, не выпуская их наружу. Нередко кварцевая сердцевинасветовода покрывается пластмассой. Такие световоды дешевле, на менее надежны вработе. В отличие от них стеклянные волокна не подвержены влиянию влаги итемпературы, не стареют.

Пропускнаяспособность световодного канала очень высока. Ее теоретический пределопределяется десятками триллионов бит в секунду, а практически достигнутаяскорость уже равна 2,41 Гбит/с [123]. Излучение света в этом каналеосуществляется микролазером либо светоизлучающим диодом. Прием света обеспечиваетсяполупроводниковым фотодиодом.

Преимуществамисветоводного канала являются надежность, отсутствие взаимных помех в пучкесветоводов, невосприимчивость к помехам мощных энергетических систем и сетейэлектросвязи. Световоды имеют малый размер, небольшую массу и хорошо защищеныот несанкционированного доступа. Вместе с тем внедрение световодных каналовсдерживается серийным производством сверхпрозрачных стеклянных и кварцевыхволокон.

2.

Рис. 3. Одноузловая коммуникационная подсеть

Одноузловая коммуникационная подсеть состоит(рис.3) из одной коммуникационной системы (заштрихованный кружок) и группыабонентских каналов, каждый из которых соединяет абонентскую систему скоммуникационной. Этим и определяется название подсети. Каждый каналзаканчивается аппаратурой передачи данных, к которой с наружной части подсетиподключаются абонентские системы (пунктирные прямоугольники А—Д). Точкиподключения абонентских систем к аппаратуре передачи данных, определяютинтерфейс коммуникационной подсети. Естественно, что одноузловая подсеть можетиметь только одну форму звездообразную.

Логическая структура одноузловой коммуникационнойподсети, соответствующая схемам, представленным на рис.4.

SHAPE * MERGEFORMAT

Физические средства соединения

Сетевой процесс

Интерфейс подсети

Рис. 4. Логическая структура одноузловой подсети

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

Коммуникационная система выполняет протоколы всехсеми уровней области взаимодействия открытых систем. Однако при основномуправлении, связанном с передачей информации между абонентскими системами,используются протоколы только трех нижних уровней: сетевого, канального ифизического. Что же касается административного управления подсетью, то здесьиспользуются 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 процессобеспечивает маршрутизацию информации: и выполняет функции соединения каналовдля 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 (сборстатистики, диагностика системы, выдача отчетов о работе). Остальные блоки 1—Dвыполняют функции, связанные с маршрутизацией и коммутацией информации. Числокоммуникационных блоков зависит от размеров создаваемой коммуникационнойподсети. В случае необходимости, при увеличении размеров подсети, в коммуникационнуюсистему добавляется необходимое число коммуникационных блоков.

SHAPE * MERGEFORMAT

Административный блок

Коммуникационный блок

Диск/Дисплей/Принтер

Точки интерфейса

подсети

К абонентским системам

Рис. 5. Структура коммуникационной сиситемы

Блоки коммуникационной системы соединяются однойлибо, для надежности, двумя общими шинами. Интересна идея использования здесьне многопроводной шины, а одного коаксиального кабеля. Она связана с тем, чтошина является сложным образованием, управляющим обменом информацией междумикропроцессорами. И выход ее из строя приводит к серьезным последствиям. Чтоже касается коаксиального кабеля, то он является пассивным высоконадежнымэлементом.

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 печатающееустройство. Вместе с тем административное управление коммуникационной системойможет осуществляться и из другого удобного для этого места. Тогда дисплей ипечатающее устройство оказываются ненужными, а операторское управление системойосуществляется дистанционно.

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

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

Рис. 6. Коммуникационная системас кольцевыми шинами.

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

Микропроцессоры типа А (основной и резервный) необходимыдля административного управления коммуникационной системой. При выполнении этихфункций они взаимодействуют с оператором управления коммуникационной подсетью.

Микропроцессоры типа К управляют каналами и обеспечиваютмаршрутизацию пакетов. Каждый процессор в зависимости от скорости передачиданных может взаимодействовать с числом каналов, достигающим 16. При этомскорость передачи по двум каналам равна 64000 бит/с, а при передаче по 16каналам она уменьшается до 50 бит/с. Микропроцессоры типа К выполняютфункции,, определяемые протоколами трех уровней: сетевого, канального ифизического.

Все микропроцессоры взаимодействуют с основной ирезервной кольцевыми шинами. Для небольших коммуникационных системиспользуются простые, но относительно медленные шины, каждая из которыхпередает информацию со скоростью 100 Кбит/с. В больших коммуникационныхсистемах применяются высокоскоростные шины, быстродействие которых равно 8Мбит/с.

Первой звездообразной подсетью, которая стала широко использоватьсяв различных организациях, является учрежденческая телефонная сеть. Она состоитиз автоматической телефонной станции (АТС), связанной абонентскими каналами стелефонными аппаратами.

С точки зрения способа управления коммутацией и формы коммутируемыхсигналов АТС прошла три этапа развития На первом из них в АТС использовалисьмеханические устройства. Но на втором этапе они были замененымикропроцессорами, Это повысило надежность и быстродействие АТС, позволило добавитьновые виды телефонного сервиса: переадресация телефонных аппаратов, повторныевызовы, передача сигналов в обусловленное время и т. д. Однако в основном сетьоставалась прежней и обеспечивала передачу аналоговой информации.

Недостатки. Достоинства:

Одноузловая коммуникационная подсеть имеет ряд преимуществ,отличающих ее от других типов подсетей. Главными из них являются:

— низкая стоимость включения абонентских систем в сеть,

— возможностьиспользования имеющихся каналов и каналообразующих компонентов учрежденческихАТС,

— применение типовых коммуникационных систем,

— возможность одновременной передачи данных и речи,

— использование простой физической среды

— скрученных пар

проводов.

Наряду с этим одноузловая подсеть обладает и определенныминедостатками. Основным из них является наличие уязвимой (в смысле надежности)точки — узла. Это приводит к тому, что все компоненты узла должны иметьнеобходимый резерв, а диагностические программы

— быстро находитьнеисправности и подключать резервные компоненты. Кроме того, недостаткамиодноузловой подсети являются:

— ограниченные скорости передачи данных,

— большая суммарная длина каналов.

3. Многоузловая коммуникационная подсеть

Многоузловая коммуникационная подсеть (рис. 7) в отличие отодноузловой (рис. 3) имеет несколько коммуникационных систем. Поэтому кромеабонентских каналов здесь необходимы магистральные каналы, связывающие междусобой коммуникационные системы. Характер взаимодействия этих систем помагистральным каналам определяется внутренним интерфейсом коммуникационнойподсети. Многоузловая подсеть может (рис.2) иметь различную топологию. Так, нарис.7. показана кольцевая форма многоузловой подсети. Кроме того, многоузловаяподсеть может (рис. 8) быть ячеистой. Эта форма чаще всего применяется в техслучаях, когда удобно или выгодно использовать простые необслуживаемые типыкоммуникационных систем, каждая из которых коммутирует небольшое число каналов.

Рис. 7. Кольцевая многоузловаякоммуникационная подсеть. Рис.8. Ячеистая топология

Пример логической структуры многоузловой коммуникационной подсети, соответствующейсхеме на рис. 7, показан на рис. 9. Каждая из коммуникационных систем приосновном управлении организует три уровня протоколов: сетевой, канальный ифизический.

В отличие от одноузловой подсетиздесь (рис 1) используется два вида каналов: магистральные (8—10) и абонентские (1—7). Поэтому стандарты насопряжение с каналом

(1, 1') управлениеканалами (2, 2') и передачу блоков данных могут быть различными. Для унификацииоборудования программного обеспечения желательно, чтобы стандарты вмногоузловой подсети были теми же, что и в одноузловой. Это позволяет при необходимости

в одноузловую подсеть добавлять вторую и последующиекоммуникационные системы, превращая подсеть многоузловую.

SHAPE * MERGEFORMAT

8 9 7

10 6

5 4

2 3

Физические средства соединения

Сетев.

процесс

Сетев.

процесс

Сетев.

процесс

АПД

Рис. 9. Логическая структура многоузловой подсети.

В одноузловой коммуникационнойподсети коммуникационная система может иметь операторское обслуживание, и тогдаздесь располагается административное управление подсетью. В многоузловойподсети операторское обслуживание каждой из коммуникационных систем являетсянепозволительной роскошью. Поэтому в подсети должен быть единый центр, изкоторого обеспечивается дистанционное операторское обслуживание коммуникационныхсистем. Центр создается на базе коммуникационной либо абонентской системы.

Недостатки. Достоинства:

Административная система обеспечивает выполнение функцииуправления многоузловой подсетью. Система выполнена в виде настольного блока, в который встроен дисплей. Она выполняет значительное числофункций, в перечень которых входят:

— автоматическое управление подсетью и контроль ее работы»

— удаленная поддержка функционирования коммуникационных, систем, в том числеудаленная загрузка их программного обеспечения,

— теледиагностика и измерение,

— сбор статистики и подготовка отчетов о работе подсети,

— восстановление работы после сбоев и поломок,

— удаленная реконфигурация подсети.

К положительным особенностям многоузловой коммуникационнойподсети в первую очередь относятся:

— распределенная структура подсети, хорошо вписывающаяся в

топологию размещения абонентских систем,

— возможность использования простых необслуживаемых коммуникационныхсистем,

— способность одновременной передачи данных и речи, — использование простыхскрученных пар проводов.

Вместе с тем многоузловая подсеть имеет и ряднедостатков,, например:

— значительное число коммуникационных систем и каналов,

— ограниченные скорости передачи информации,

— относительная сложность маршрутизации и управленияпередачей данных.

3.1. Моноканал

Моноканалом является коммуникационная подсеть, вкоторой •физическая среда обеспечивает одновременную (с точностью дораспространения сигнала по физической среде) передачу блоков данных всем сразуподключенным к ней абонентским системам. В физической среде моноканала дляосуществления передачи не происходит выделение каких-либо частотных полос, т.е. она используется полностью (монопольно). Поэтому моноканал часто называютканалом с передачей данных в основной частоте. Передача осуществляется вдискретной форме. Моноканал (рис.2) может иметь четыре формы: звездообразную,древовидную, магистральную и кольцевую.

Ядром звездообразного моноканалаявляется (рис. 10) общее звено, которое состоит из ветвей, исходящих из однойточки и.заканчивающихся аппаратурой передачи данных. Последняя именуетсяблоками доступа (БД) к физической среде. Каждый блок доступа соединяется сабонентской системой каналом, называемым абонентским звеном.

Рис. 10. Звезообразный моноканал Рис. 11.Древовидный моноканал

Рис. 12. Магистральный моноканал Рис.13. Кольцевой моноканал

Границы моноканала определяются точками интерфейсамоноканала.

Древовидным моноканалом является, как этоследует из названия, моноканал, общее звено которого образует (рис. 11) формудерева. Такой моноканал используется в тех случаях, когда к нему необходимоподключить значительное число абонентских систем, находящихся на относительнобольшом расстоянии друг от друга.

В магистральном моноканале общее звено имеет форму магистрали.Его структура показана на рис.12. Она проста, удобна и поэтому приемлема длябольшинства сетей. Однако магистральный моноканал уступает древовидному в техслучаях, когда необходимо создать большую локальную сеть, например информационно-вычислительнуюсеть города.

Кольцевой моноканал (рис. 13) имеет формукольца, к которому подключаются все абонентские системы сети. Этот моноканалимеет особенность, заключающуюся в том, что при передаче блоков данных системойВ кольцо в точке в должно быть логически разорвано и превращено в магистраль.

Принцип передачи информации во всех моноканалах одинаков.Он заключается в том, что любой передаваемый блок данных почти одновременно (сточностью до запаздывания распространения сигналов) принимается всемиабонентскими системами. После этого каждая абонентская система просматриваетполученные блоки данных, отбирает адресованные ей блоки и уничтожает остальные.

Логическая структура физических средств соединения, образующихмоноканал, структура которого соответствует схемам, приведенным на рис. 10—13,показана на рис.14. Она содержит группу многоточечных соединений, на границахкоторых расположена аппаратура передачи данных, именуемая блоками доступа.Рассматривая структуру моноканала, следует отметить, что много-и одноузловыекоммуникационные подсети содержат одну либо несколько коммуникационных систем,связанных группами физических соединений. Коммуникационные системы выполняютпри основном управлении функции сетевого, канального и физического уровней.Каждый моноканал, хотя он не выполняет функций области взаимодействия открытыхсистем и образуется только группами физических соединений, также обеспечиваетнеобходимый обмен информацией между абонентскими системами. Однако моноканалдоставляет посланные блоки данных не одной, адресуемой, системе (как в узловыхкоммуникационных сетях), а всем подключенным к нему абонентским системам.

В информационно-вычислительной сети для передачиинформации может использоваться

еще рефераты

Еще работы по компьютерным сетям

Реферат по компьютерным сетям

Электронная почта и компьютерные сети (шпаргалка)

29 Августа 2013

Реферат по компьютерным сетям

Как играть в игры с помощью модэма

29 Августа 2013

Реферат по компьютерным сетям

Методы повышения быстродействия передачи информации в стандарте GSM

29 Августа 2013

Реферат по компьютерным сетям

Операционные системы, сети и оболочки

29 Августа 2013