Сети и телекоммуникации

371

Управление передачей кадров реализуется следующим образом. На ЭВМ в блок сопряжения с интерфейсом перед началом передачи кадра заносится ад-

рес начала области оперативной памяти (в которой хранится кадр), а также длина кадра в битах.

Рис. 26.5. Управление приѐмом и передачей в адаптере ЛВС

372

Блок сопряжения считывает из оперативной памяти первое слово кадра,

которое передается в буфер вывода и затем в преобразователь параллельного кода в последовательный, содержащий регистр для хранения одного слова. По-

сле освобождения буфера вывода в него передается из оперативной памяти очередное слово. Передача кадра начинается с посылки в передатчик последо-

вательности начала кадра, формируемой специальным генератором. Вслед за ней через схему бит-стаффинга, обеспечивающую прозрачность физического канала, выводится последовательность битов, составляющих кадр. При этом преобразователь параллельного кода в последовательный по окончании переда-

чи хранимого в нем слова загружается очередным словом из буфера вывода, а в последний вводится новое слово кадра, считываемое из оперативной памяти.

Процесс продолжается до тех пор, пока не будет передано заданное число би-

тов, что отмечается сигналом x4, формируемым счетчиком длины. При передаче данных определяется контрольная сумма, которая передается вслед за данны-

ми, после чего на передатчиках выводится последовательность конца кадра,

формируемая генератором ПКК.

Готовность адаптера к приему кадра обеспечивается передачей адреса оперативной памяти, выделенной для размещения принимаемого кадра из ЭВМ в блок сопряжения. Сигналы с приемника обрабатываются блоком управления следующим образом. Распознаватель последовательности начала кадра форми-

рует сигнал x1, отмечающий начало кадра, передаваемого в кадре. Последую-

щие биты, поступающие из приемника, обрабатываются схемой удаления бит-

стаффинга и поступают на распознаватель адреса, сравнивающий адрес получа-

теля с собственным адресом адаптера. Совпадение адресов отмечается сигна-

лом x3, определяющим принадлежность передаваемого кадра данному адаптеру.

Принимаемые биты поступают в преобразователь последовательного кода в па-

раллельный. Сформированное преобразователем слово передается в буфер вы-

вода, из которого оно записывается в соответствующую ячейку оперативной памяти. Биты, составляющие кадр, формируются на счетчике длины и обраба-

тываются генератором контрольной суммы. Счетчик фиксирует длину приня-

373

того кадра и формирует сигнал x4, если длина кадра превосходит предельную допустимую. При обнаружении ошибки в кадре генератор контрольной суммы вырабатывает сигнал x5. Приѐм кадра и передача содержащегося в нем кадра в оперативную память заканчивается при поступлении последовательности конца кадра, что отмечается сигналом x2. Сигнал x4, формируемый счетчиком длины,

используется для прекращения приѐма кадра, имеющего недопустимую длину.

Блок сопряжения с интерфейсом ЭВМ по окончании передачи и приѐма кадра передает в ЭВМ слово состояния адаптера, содержащее необходимою информацию о ходе передачи и приѐма кадра.

Глава 27 Расширение и комплексирование

Расширение ЛВС направлено на увеличение протяженности сети и числа узлов, объединяемых сетью, что достигается увеличением длины моноканала.

Комплексирование сетей — информационное объединение нескольких сетей через средства передачи данных.

а)

Ретранслятор

б)

Ретранслятор длинной линии

Рис. 27.1. Расширение магистральной ЛВС с помощью ретрансляторов

Способы расширения

В ЛВС с магистральной структурой вводится ограничение на предельную длину кабеля и число подключаемых к магистрали систем (приемопередатчи-

ков), за счет чего достигается требуемая пропускная способность магистрали при умеренных затратах оборудования в приемопередатчике. Для увеличения протяженности магистрали используются ретрансляторы (повторители) (рис.

27.1,а), обеспечивающие восстановление электрических и временных парамет-

ров сигналов. При этом нагрузка на любой передатчик ограничивается сегмен-

376

Для связи сегментов канала могут использоваться ретрансляторы длин-

ной линии (рис. 27.1,б), с помощью которых возможна передача сигналов на расстояния 102…103 м.

В ЛВС с кольцевой структурой электрические ограничения на число уз-

лов, объединяемых в кольцо, отсутствуют, и ограничивается лишь предельная длина сегмента, соединяющего соседние узлы. Вместе с тем при увеличении числа узлов в кольцевой сети возрастает задержка передачи кадров и увеличи-

вается время доставки кадров. Для исключения этого эффекта расширение ко-

льцевых ЛВС производится на основе многоканальной структуры сетей.

Длинный мост

ЛВС3

Рис. 27.3. Многоканальная ЛВС

Способы комплексирования

Для расширения кольцевых ЛВС используются двух- и трехуровневые кольцевые структуры (рис. 27.2). В этом случае сеть строится из нескольких кольцевых подсетей, а каждой из которых передача данных происходит в обычном порядке. Для объединения подсетей используется дополнительное кольцо, содержащее коммутационные узлы КУ (switcher), через которые кольца нижнего уровня подсоединяются к кольцевому каналу более высокого уровня.

377

КУ принимают кадры, адресованные узлам других колец, и направляют их в соответствующие коммутационные узлы для передачи адресату. Коммутация кадров производится по таблицам маршрутизации, хранимым в памяти КУ. За счет иерархических кольцевых структур можно существенно увеличить число станций, входящих в сеть, причем средняя задержка незначительно увеличива-

ется. К тому же при преобразовании кольцевой структуры в оптимальную двух-

или трехкольцевую повышается надежность сети.

Комплексирование моноканальных сетей в сеть более высокого уровня может производиться с помощью межканальных станций МКС (рис. 27.3), со-

единяющих два канала. Межканальная станция выполняет функции, аналогич-

ные функциям узла связи в сетях передачи данных. Она селектирует переда-

ваемые по моноканалу кадры, выделяя из них те, которые адресованы абонен-

там, подключенным к выходному каналу станции, принимает выделенные кад-

ры, хранит их в буферной памяти в передает в выходной канал, связываю-

щий МКС с адресатами. При этом необходимость в коммутации кадров отсут-

ствует, поскольку МКС имеет только одно выходное направление. Межканаль-

ная станция, связывающая два моноканала одного типа, называется мостом

(bridge). Если сопрягаемые сети находятся на значительном расстоянии, для связи между ними можно использовать линию передачи данных. В этом случае сопряжение сетей производится с помощью двух МКС, связанных линией пере-

дачи данных, — длинного моста. Межканальная станция длинного моста пре-

образует протокол моноканала в протокол передачи данных, например, HDLC,

и обратно.

Многоканальная сеть может быть однородной, включающей в себя моно-

каналы одного типа, а также неоднородной и объединять сети с магистральной и кольцевой структурой и разными протоколами управления физическим кана-

лом, доступом к каналу и информационным каналом. В последнем случае, кро-

ме селекции и управления каналами, необходимо преобразование протоколов информационных каналов. Для этих целей используется интерфейсная система,

иначе называемая шлюзом (gate). Интерфейсная система строится на базе ГВМ,

378

реализующей функции преобразования протоколов. К ГВМ подключаются адаптеры для сопряжения ЭВМ с моноканалами. С помощью интерфейсной си-

стемы возможно сопряжение ЛВС и СПД с использованием, например, IP-про-

токола, т.е. объединение локальных и глобальных вычислительных сетей,

включая Интернет-сеть.

Глава 28 Реализация

Разработка ЛВС началась в 70-х годах. К настоящему времени создано большое число вариантов ЛВС, отличающихся типом передающей среды, про-

пускной способностью моноканала, структурой и назначением. Типичные об-

ласти применения ЛВС — системы административного управления и электрон-

ного документооборота (учрежденческие, корпоративные), автоматизации про-

ектирования и технологической подготовки производства, автоматизации науч-

ных исследований, промышленные системы (системы управления технологиче-

скими процессами и производством) и бортовые. К последним предъявляются требования повышенной надежности при работе в условиях сильных электро-

магнитных помех и, возможно, в широком диапазоне температур окружающей среды.

Ниже описываются четыре реализации ЛВС, наиболее ярко представ-

ляющие основные аспекты организации локальных сетей.

Сеть «Ethernet»

Эта сеть разработана в середине 70-х годов фирмой «Ксерокс» (США), и

ее архитектура используется в качестве типовой фирмами DEC и «Интел», про-

изводящими ЭВМ и другое сетевое и электронное оборудование. Основное на-

значение сети — системы административного управления и электронного до-

кументооборота (учрежденческие, корпоративные).

Сеть имеет магистральную структуру. В качестве передающей среды ис-

пользуется коаксиальный кабель, передача данных по которому выполняется со скоростью 10…1000 Мбит/с. Сеть может объединять до 1024 систем при мак-

симальном расстоянии между ними 2,5 км.

Структура сети представлена на рис. 28.1. В простейшем варианте (рис.

28.1,а) сеть состоит из сегмента (длиной до 500 м) коаксиального кабеля, к ко-

торому может подключаться до 100 приемопередатчиков, обслуживающих сис-

380

темы. Кабель приемопередатчика состоит из четырех витых пар для передачи,

приема данных, передачи сигналов столкновения и питания. Максимальная длина кабеля приемопередатчика 50 м.

а)

б)

Ретранслятор

в)

Ретранслятор длинной линии

Рис. 28.1. Варианты ЛВС