Глава 6. Автомобільні мультиплексні системи передачі

РИС. 6.3. Еталонна модель архітектури відкритих систем

Еталонна модель архітектури відкритих систем є моделлю взаємодії відкритих систем (моделлю ВОС) і є базою виробникам розробки сумісної мережного устаткування. Ця модель перестав бути якимось фізичним тілом, окремі елементи якого відчувати на дотик. Еталонна модель є найзагальніші рекомендації для побудови стандартів сумісних мережевих програмних продуктів. Ці рекомендації мають бути реалізовані як і апаратурі, і у програмних засобах обчислювальних мереж. Нині модель взаємодії відкритих систем (модель ВОС) є найпопулярнішої мережевий архітектурної моделлю. Модель розглядає загальні функції, а чи не спеціальні рішення, тому все реальні мережі вже напевне їй відповідають. Модель взаємодії відкритих систем складається з семи рівнів (рис. 6.3). 7-й рівень — прикладної — забезпечує підтримку прикладних процесів кінцевих користувачів. Цей рівень визначає коло прикладних завдань, що реалізуються даної обчислювальної мережі. 6-ї рівень — представницький — визначає синтаксис даних в моделі, т. е. уявлення даних. Він гарантує надання інформації в кодах і форматах, які у даної системи. У деяких системах цей рівень то, можливо об'єднаний із прикладним. 5-ї рівень — сеансовий — реалізує встановлення політики та підтримку сеансу зв'язок між двома абонентами через комунікаційну мережу. Він дає змогу виробляти обміну інформацією як, певному прикладної програмою, чи дає можливість вибору режиму обміну. Сеансовий рівень підтримує і завершує сеанс зв'язку. Три верхніх рівня об'єднуються під спільною назвою — процес чи прикладної процес. Ці рівні визначають функціональні особливості обчислювальної мережі як прикладної системи. 4-й рівень — транспортний — забезпечує інтерфейс між процесами і мережею. Він установлює логічні канали між процесами і відданість забезпечує передачу за цими канатам інформаційних пакетів, якими обмінюються процеси. Пакет — група байтів, переданих абонентами мережі одна одній. Логічні канали, встановлювані транспортним рівнем, називаються транспортними каналами. 3-й рівень — мережевий — визначає інтерфейс кінцевого устаткування користувача з мережею комутації пакетів. Він також відповідає за маршрутизацію пакетів в комунікаційної сіті й за зв'язок між мережами — реалізує міжсіткова взаємодія. 2-ї рівень — канальний — реалізує процес передачі по інформаційному каналу. Інформаційний канал — логічний канал, він встановлюється між двома ЕОМ, з'єднаними фізичним каналом.

6.2. Локальні обчислювальні мережі Канальний рівень забезпечує управління потоком даних і кадрів, у яких упаковуються інформаційні пакети, виявляє помилки передачі й реалізує алгоритм відновлення інформацією разі виявлення збоїв чи втрат даних. Кадр має структуру: інформація джерело даних, інформацію про приймальнику, тип кадру, дані, контрольна інформація. 1-ї рівень — фізичний — виконує всі необхідні процедури в каналі зв'язку. Його основне завдання — управління апаратурою передачі і підключеним до неї каналом зв'язку. При передачі інформації від прикладного процесу у мережу відбувається її обробка рівнями моделі ВОС (рис. 6.4). Сенс цієї обробки у тому, кожен рівень додає до інформації процесу свій заголовок — службову інформацію, що необхідно для адресації повідомлень й у деяких контрольні функції. Канальний рівень крім заголовка додають ще і кінцевик — контрольну послідовність, яку використовують перевірки вмотивованості прийому повідомлення з комунікаційної мережі.

РИС. 6.4. Обробка повідомлень рівнями моделі ВОС (кожен рівень додає свій заголовок — 3)

Фізичний рівень заголовка не додає. Повідомлення, й із заголовками і кінцевиком, іде у комунікаційну мережу і робить на абонентські ЕОМ обчислювальної мережі. Кожна абонентська ЕОМ, яка прийняла повідомлення, дешифрирує адреси й визначає, призначено їй це повідомлення. Причому у абонентської ЕОМ відбувається зворотний процес — читання і відсікання заголовків рівнями моделі ВОС. Кожен рівень реагує лише з свій заголовок. Заголовки верхніх рівнів нижніми рівнями не сприймаються і змінюються — вони прозорі для нижніх рівнів. Так, переміщуючись за рівнями моделі ВОС, інформація, нарешті, надходить до процесу (споживачеві), якому у неї адресована. У процесі розвитку й удосконалення будь-який системи виникає потреба змінювати її окремі компоненти. Деколи це зумовлює необхідність змінювати та інші компоненти, що ускладнює і утрудняє процес 131

Глава 6. Автомобільні мультиплексні системи передачі модернізації системи. У разі виявляються переваги семирівневої моделі ВОС. Якщо між рівнем визначено однозначно інтерфейси, то зміна однієї з рівнів не тягне у себе необхідності внесення змін - у інші рівні. Отже, існує відносна незалежність рівнів друг від друга. Функції, описувані рівнями моделі, мають бути реалізовані або у апаратурі, або у формі програм. Функції фізичного рівня завжди реалізуються в апаратурі. Це адаптери, мультиплексори передачі, мережні плати й на т. п. Функції інших рівнів реалізуються як програмних модулів — драйверів. 6.2.2. Протоколи комп'ютерних мереж При обмін інформацією у комп'ютерній мережі кожен рівень моделі ВОС реагує на заголовок. Інакше кажучи, відбувається взаємодія між однойменними рівнями моделі у різних абонентських ЕОМ. Таке взаємодія мало виконуватися за правилами — протоколів. Протокол — це програма. Правила і послідовність виконання дій під час обміну інформацією, певні протоколом, мають бути реалізовані у програмі. Зазвичай функції протоколів різних рівнів реалізуються в драйверах щодо різноманітних обчислювальних мереж. Відповідно до семирівневий структурою моделі ВОС можна говорити про необхідність існування протоколів кожному за рівня. Концепція відкритих систем передбачає розробку стандартів для протоколів різних рівнів. Найлегше піддаються стандартизації протоколи трьох нижніх рівнів моделі архітектури відкритих систем, оскільки вони сьогодні визначають дії і складні процедури, характерні для обчислювальних мереж будь-якого класу. Найважче стандартизуйте протоколи верхніх рівнів, особливо прикладного, через множинності прикладних завдань та низці випадків їх унікальності. Якщо з типам структур, методам доступу до фізичного передавальної середовищі, що використовуються мережним технологіям й інших особливостям можна нарахувати приблизно різних моделей обчислювальних мереж, то їх функціональному призначенню меж немає. Найпростіше уявити особливості мережевих протоколів з прикладу протоколів канального рівня, які діляться на дві основні групи: байт - орієнтування і біт- орієнтування. Байт - орієнтуваний протокол забезпечує передачу повідомлення по інформаційному каналу як послідовності байтів. Крім інформаційних байтів в канат передаються також керуючі системи й службові байти. Такий тип протоколу зручний ЕОМ, оскільки він орієнтована на обробку даних, які у вигляді двійкових байтів. Для комунікаційної середовища байт- орієнтованний протокол менш зручний, оскільки поділ інформаційного потоку в каналі на байти потребує додаткових сигналів, що в рахунку знижує пропускну спроможність каната зв'язку. Біт - орієнтованний протокол передбачає передачу інформацією вигляді потоку бітів, не поділюваних на байти. Тож поділу кадрів використовуються спеціальні послідовності — прапори. На початку кадру ставиться прапор відкриває, тож під кінець — прапор закриває.

6.2. Локальні обчислювальні мережі

Біт - орієнтованний протокол зручний щодо комунікаційної середовища, оскільки канал зв'язку таки орієнтовано передачу послідовності бітів. Для ЕОМ не дуже зручний, бо з котра надходить послідовності бітів доводиться виділяти байти для наступної обробки повідомлення. Втім, враховуючи швидкодія ЕОМ, вважатимуться, що війни операція не надасть істотно їхньому продуктивність. 6.2.3. Фізична передає середовище в ЛВС Фізична середовище забезпечує перенесення інформації між абонентами обчислювальної мережі. Фізична передає середовище в ЛВС то, можливо представлена такими типами кабелів: одиночний провід, вита пара дротів, коаксіальний кабель, оптоволоконний кабель. Однопровідні сполуки використовують у автомобільних мультиплексних системах зі швидкістю передачі нижче 10 Кбіт/с. Перешкодозахищеність низька. Вита пара і двох ізольованих дротів, звитих між собою (рис. 6.5). Скручування дротів зменшує вплив зовнішніх електромагнітних полів на передані сигнали. Найпростіший варіант кручений пари — телефонний кабель. Кручені пари мають різні характеристики, зумовлені розмірами, ізоляцією і кроком скручування. Невисока вартість цього виду передавального середовища робить її досить популярної для ЛВС. Основна хиба кручений пари — погана перешкодозахищеність і низька швидкість передачі — трохи більше 1 Мбіт/с. Технологічні вдосконалення дозволяють підвищити швидкість передачі й перешкодозахищеність (екранована вита пара), по натомість зростає вартість цього передавальної середовища. У автомобільних мережах кручені пари працюють при швидкостях обміну не вище 500 Кбіт/с. Проблеми з електромагнітної сумісністю виникають вже за часів швидкості обміну вище 100 Кбіт/с. Однопровідні кабелі і кручені пари зручно підключати до вузлам мережі. Коаксіальний кабель (рис. 6.6) проти кручений парою володіє більш як високої механічної міцністю, перешкодозахищеністю і відданість забезпечує швидкість передачі до 50 Мбіт/с.

Рис. 6.5

Рис. 6.6 Рис. 6.7