1.1 Алгоритмы и методы передачи сигналов

Связи на физическом уровне могут быть описаны в терминах "передача-прием", характеризующих взаимодействующие устройства, а также состояние конечных точек. Операции на физическом уровне могут быть отнесены либо к последовательным, либо к параллельным.

1.2 Схемы взаимодействия устройств

Существует 3 схемы взаимодействия устройств:

Симплексная. Обеспечивает одностороннюю передачу (только в одном направлении). Связь двухпроводная (телерадиовещание). (рисунок 1)

Рисунок 1 – симплексная схема взаимодействия устройств.

Полудуплекс. Передача в любую сторону. Используя соответствующее оборудование, можно менять направление потока данных в линии (движение через узкий мост, теннис). Для связи необходимо 2 провода. Система имеет конечное время переключения. (рисунок 2)

Рисунок 2 – полудуплексная схема взаимодействия устройств.

Дуплекс. При наличии связи с двумя каналами появляется возможность передавать информацию в обоих направлениях.

Обычно, по одному каналу информация передается в одну сторону, а по другому - в другую. Если конечное оборудование способно одновременно передавать и принимать данные, то система в целом может обеспечить двусторонний обмен данными.

Для передачи необходимо 4 провода, т.е. 2 канала передачи. Улучшается эффективность системы, т.к. исчезает время переключения каналов. (рисунок 3)

Рисунок 3 – дуплексная схема взаимодействия устройств.

1.3Архитектура физического уровня

Существует 2 архитектуры физического уровня:

Точка - точка. Два взаимодействующих устройства разделяют одну связь. Она может быть симплексной или полудуплексной. (рисунок 4)

Рисунок 4 – архитектуры физического уровня типа «Точка – точка».

Точка - множество точек. Этот тип архитектуры предполагает, что данные, передаваемые одним устройством физического уровня, принимаются множеством устройств.

Такие связи являются симплексными (кабельное телевидение), полудуплексными (10/100 BaseT Ethernet) или дуплексными (SONET).

Рисунок 5 - архитектуры физического уровня типа «Точка - множество точек».

На базе этих двух архитектур строятся другие топологии, являющиеся вариацией 2-х базовых архитектур. (рисунок 6)

Рисунок 6 - топологии, являющиеся вариацией 2-х базовых архитектур.

На базе 3 основных топологий строится более сложная топология - дерево или сетка. (рисунок 7)

Рисунок 7 - сложная топология - дерево или сетка.

Топология может быть физической и логической. Физическая топология определяет правила физических соединений узлов (прокладку реальных кабелей).

bus - шина

star - звезда

ring - кольцо

mesh - сетка

Логическая топология определяет направление потоков данных между узлами сети. Обе топологии относительно независимы друг от друга.

В логической шине информация, передаваемая одним узлом, одновременно доступна для всех узлов, подключенных к одному сегменту.

Логическая шина может быть реализована на физической шине, звезде, дереве и сетке.

Шина на звезде реализуется через внутреннюю цифровую шину в центральном устройстве (повторителе). (рисунок 8)

Рисунок 8 – Реализация «шины» через внутреннюю цифровую шину в центральном устройстве.

Логическое кольцо - информация передается последовательно от узла к узлу. Каждый узел принимает кадры только от предыдущего и посылает только последующему узлу по кольцу. Узел транслирует дальше по сети все кадры, а обрабатывает только адресуемые ему. Реализуется на физическом кольце или на звезде с кольцом внутри концентратора. Современный подход к построению высокопроизводительных сетей переносит большую часть функций на центральные сетевые устройства (концентраторы).

Реализация логического кольца на физической звезде. (рисунок 9)

Рисунок 9 - Реализация логического кольца на физической звезде.