2. Техническое обеспечение сапр

Примером высокоскоростной магистральной сети передачи данных может служить

московская сеть SDH, созданная фирмой МТУ-Информ. В ней имеются уровни с коль-

цами STM-16, STM-4, STM-1. Надежность передачи данных высокая, поскольку для

каждого потока данных образуются два канала—основной и дублирующий, по которым

одна и та же информация передается параллельно. Подключение к сети—через FR или

ATM на расстоянии до 3 км.

Каналы ATM со скоростями 51, 155,622 и 2488 Мбит/с называют каналами

ОС-1, ОС-3, ОС-12 и ОС-48 соответственно. К сожалению, в распространен-

ных протоколах, таких, как TCP/IP или Х.25, пакеты имеют переменную длину,

что вызывает трудности совмещения программно-аппаратных средств рас-

пространенных технологий и ATM, в связи с чем замедляется внедрение ATM.

В настоящее время используются также промежуточные технологии. Та-

ковой прежде всего является рассмотренная технология ретрансляции кадров

(FR), в которой применена коммутация пакетов длиной 4 кбит с установлением

соединения.

Проблемы совмещения технологий ATM и существующих сетей решаются

организацией ATM Forum и рядом промышленных фирм. Разрабатываются

коммутаторы и концентраторы, обеспечивающие совместную работу ATM-

магистралей, сетей, работающих по протоколам TCP/IP, и локальных сетей,

таких, как Ethernet, Fast Ethernet, FDDI. В частности, разработаны специфика-

ции IP-over-ATM и более современные МРОА (Multi-Protocol-Over-ATM), a

также реализующие их средства для передачи IP-дейтаграмм и пакетов, сфор-

мированных по другим протоколам, через ATM-сети.

При реализации TCP/IP поверх ATM-протоколов необходимо сохранить

высокую скорость ATM-сети. Однако этому препятствуют возможные потери

при передаче некоторых 53-байтных ячеек, на которые разбивается ТСР-сег-

мент. Такая потеря вызывает необходимость повторной передачи всех ячеек

сегмента, поскольку в ATM контроль правильности передачи ведется по отно-

шению ко всему сообщению (в данном случае сегменту). Существенно со-

кратить число повторно передаваемых ячеек позволяют специальные алгорит-

мы.

Промышленные сети

В интегрированных системах проектирования и управления на уровнях

цеховом и ниже используются специальные вычислительные сети АСУТП,

называемые промышленными (или Fieldbus). В число узлов сети входят

компьютеры, выполняющие функции числового управления технологическим

оборудованием и функции SCADA.

Во встроенных системах использование оборудования разных производи-

телей возможно, только если эти системы являются открытыми, что, в свою

очередь, диктует необходимость стандартизации промышленных шин. Однако

разнообразие условий работы систем и требований к ним, а также исторические

причины развития технологий обусловливают использование на практике ряда

унифицированных решений.

78

2 7 Стеки протоколов и типы сетей

Различают последовательные и параллельные шины. Примерами после-

довательных шин могут служить Fiber Channel, Fire Wire 1394, USB, Ethernet, a

параллельных шин — VMEbus, PCI и др.

На верхних уровнях иерархии систем для связи компьютеров между собой,

как правило, используют последовательные шины, характерные для ЛВС. На

цеховом уровне в настоящее время преимущественно используют сети Ethernet

(ШЕЕ 802.3).

На среднем уровне АСУТП для связи компьютеров с системами числового

программного управления (ЧПУ) обычно применяют сети Fieldbus, называе-

мые полевыми шинами. Под Fieldbus понимают физический способ соедине-

ния устройств и протоколы взаимодействия, т. е. в полевых шинах имеют мес-

то протоколы трех уровней: физического, канального, прикладного. К полевым

шинам относятся последовательные шины Profibus, Interbus/S, CANbus и др.

Особенностями полевых шин являются режим реального времени, детермини-

рованность поведения, повышенная надежность при работе в промышленной

среде. Для связи компьютеров с высокоскоростными периферийными устрой-

ствами служат шины Infiniband, Fiber Channel, USB, FireWire 1394, с низкоско-

ростными устройствами связь осуществляют через интерфейсы RS-232,

RS-422,RS-485.

На нижнем уровне АСУТП модули контроллеров, датчиков, измерительно-

го и другого оборудования в пределах одного функционального узла (например,

соединение слотов в крейте) соединяются чаще всего посредством магист-

рально-модульных параллельных шин, как правило шин VMEbus или Сот-

pactPCI.

Шина VMEbus стандартизована в 1987г. (стандарт IEEE 1014). Конструктив-

ное оформление выполняется по стандартам Евромеханики (IEEE 1101.10 и

ШЕЕ 1101.11). В крейте может быть до 21 слота, в которых размещаются платы

унифицированных размеров. Информационная скорость—до 320 Мбайт/с. Шина

эффективно работает в условиях большого числа прерываний от устройств вво-

да-вывода, что важно для встроенного оборудования.

Шина CompactPCI (PCI — Peripheral Component Interconnect) — мульти-

плексируемая синхронная шина, стандартизована в середине 1990-х годов.

Фактически CompactPCI — это известная шина PCI, выполненная в формате

Евромеханики. Максимальное число модулей в крейте 16. Максимальная про-

пускная способность 132 Мбайт/с для 32-разрядных передач или 264 Мбайт/с

— для 64-разрядных передач.

Программная связь с аппаратурой нижнего уровня (датчиками, исполнитель-

ными устройствами) происходит через драйверы. Межпрограммные связи реа-

лизуются через интерфейсы, подобные OLE. Для упрощения создания систем

разработан стандарт ОРС (OLE for Process Control).

Обычными для промышленных сетей являются предельные расстояния

между узлами (датчиками, исполнительными устройствами и контроллерами)

в сотни метров, размеры сообщений - до 1 К байт (в сжатой форме). Опрос

79