Вопрос 123. Архитектурные особенности малых локальных сетей. Структура сети битбас.

МЛС называют сеть, имеющую небольшую протяженность (от 1 до 100 мет­ров) и сокращенный набор сетевых протоколов. Количество сетевых протоколов – 3. Это протоколы физического, канального и прикладного уровня.

МЛС называют сетями микроконтроллеров. Это связано с тем, что абонентами сети являются однокристальные и одноплатные микроконтроллеры.

По функциональному назначению МЛС делятся на бытовые и управляющие. Наиболее известной управляющей сетью является BITBUS. Данная сеть является международным стандартом на управляющие сети микроконтроллеров. Она ориенти­рована на построение распределенных систем управления различного функционального назначения. В сети используется централизованный метод доступа на основе полинга. В сети имеется одна центральная станция и n подчиненных. Все передачи в сети инициируются центральной станцией. Она может читать и записывать информа­цию в любую из подчиненных станций. Любая из подчиненных станций может выпол­нять функции центральной для сети нижнего уровня. Это позволяет строить иерархические сети на базе магистрали BITBUS.

Всети используется два способа синхронизации:

1-й способ: передача информации с выделенной линией синхронизации. Он предполагает использование в моноканале двух витых пар: одна для передачи информации, а другая для передачи синхроимпульса. Синхронизация всегда проводится от центральной станции.

Скорость передачи – 2,5 Мб/с;

Максимальное расстояние – 30м;

Максимальное количество абонентов – 28.

Для увеличения максимального расстояния или количества станций возможно использование репитера (для данного способа возможно подключение одного репи­тера).

2-й способ: самосинхронизация. Используется одна витая пара. Информация передается в манчестерском коде.

Максимальная скорость передачи – 375 Кб/с;

Максимальная протяженность – 1200м;

Скорость передачи обратно пропорциональна протяженности сети. Максима­льная скорость обеспечивается при протяженности не более 500м. При 1200м – ско­рость 62 Кб/с. Для увеличения числа абонентов либо дальности возможно использование репитеров (при скорости 375 Кб/с – максимальное число репитеров – 2, при 62 Кб/с - 10)

Алгоритмическая структура сети.

В сети организована трехуровневая алгоритмическая сети. Реализованы про­токолы физического, канального и прикладного уровней. Прикладной уровень выполнен в виде двух подуровней: протокол сообщений и протокол дистанционного доступа и управления. В качестве протокола физического уровня используется стандарт RS485, который определяет передачу по витой паре. На канальном уровне используется SDLC протокол. SDLC определяет процедуры установления связи и помехоустойчивой передачи информации между абонентами сети. На канальном уровне также определена структура передаваемого кадра.

Флаг

Адрес

Управление

Информация

КЦК

Флаг

1 1 1 N 2 1

Кадр начинается и заканчивается флагом: 01111110. Данная комбинация воспринимается приемником как разделитель кадров.

Адрес – определяет одного из 250 адресатов направляемой информации. Шесть адресов зарезервированы под групповые адреса.

Управление – служит для задания одного из трех возможных типов кадров (ненумерованный, супервизорный, информационный).

Информация – для передачи сообщения, которое формируется прикладным уровнем.

КЦК (код циклического контроля) – обнаружение ошибок (свертка всех полей кроме флагов).

В информационном канале выполняется 3 типа операций:

• установление связи;

• управление каналом;

• передача информации.

Процедура установления связи выполняется после включения системы, либо после восстановления после ошибок. Суть операции в установлении логического со­единения между центральной станцией и подчиненными. Эта операция производится при помощи ненумерованных кадров. Центральная станция посылает кадр SNRM, а ведомое устройство отвечает кадром VA, подтверждая, что логическое соединение установлено. Супервизорные кадры могут быть двух типов: RR (receiver ready), и RNR (receiver not ready). Кадр RR используется центральной станцией для опроса готовно­сти подчиненной станции к приему информационного кадра. Подчиненная станция использует RR для подтверждения правильности приема информационного кадра от ЦС.

RNR используется подчиненной станцией для сигнализации о том, что кадр пе­редан верно, но в буфере приемника отсутствует свободное место, и кадр не был записан в буфер (то есть повтор передачи).

Информационный кадр I. Единственный тип кадра, который содержит инфор­мационное поле, в котором передается сообщение прикладного уровня.

Способы передачи в сети на канальном уровне:

• односторонняя передача;

• двухсторонняя передача.

При односторонней передаче ЦС передает I-кадр, а подчиненная отвечает RR либо RNR. Это соответствует процедуре записи информации из ЦС в подчиненную. В случае чтения информации из подчиненной станции в ЦС, центральная выдает RR, а подчиненная I-кадр.

При двухсторонней передаче ЦС передает I-кадр, на который подчиненная отвечает I-кадром.

Передача информации

Центральная станция Подчиненная станция

I

RR

Чтение

I

I Обмен информацией

RR

Прикладной уровень

Протокол сообщений определяет структуру сообщений, которыми обмениваются абоненты сети. Протокол работает в режиме 'команда-ответ', то есть на каждую команду центральной станции выдается ответ подчиненной станции.

Структура протокола сообщений:

7 0

Длина сообщения
Поле расширения
Адрес узла
Задача источника	Задача приемника
Команда	Ответ
Данные

Поле длины определяет длину передаваемого сообщения (максимум 256 байт).

Расширение – зарезервировано под дальнейшее расширение магистрали.

Адрес узла – адрес абонента, которому адресовано данное сообщение.

Задача источника(4 бита) – определяет номер задачи ЦС, которая передает сообщение (предполагается мультизадачный режим).

Задача приемника – номер задачи в подчиненной станции.

Команда / ответ – определяет тип передаваемого сообщения (команда или ответ), а также тип передаваемой команды.

Данные – передаваемые с командой либо ответом данные.

Протокол дистанционного доступа и управления определяет набор команд и ответов, которые передаются в сообщениях, и с помощью которых распределенные задачи взаимодействуют между собой.

Команды магиcтрали BITBUS

• запуск задачи; чтение порта ввода/вывода;

• останов задачи; запись в порт ввода/вывода;

• чтение памяти; конъюнкция с содержимым порта;

• запись в память; дизъюнкция с содержимым порта;

• чтение содержимого регистра; запись регистра.

Имеется возможность введения команд определяемых пользователем. Опреде­лены два типа ответа: положительный и отрицательный. В случае отрицательного ответа на команду, проводится ее повторная передача. В случае вторичного отрицательного ответа, команда отменяется.

С каждой командой связан определенный формат передаваемой информации.

Структура команды записи:

Запись в память

Адрес

Счетчик байт

Данные

Структура команды чтения:

Чтение из памяти

Адрес

Счетчик байт

Данные

ФирмойIntel выпускается специальная элементная база для реализации сети BITBUS: это однокристальные микроЭВМ i8044. МикроЭВМ данного семейства содержат на кристалле 2 процессора i8051 и сетевой сопроцессор, реализующий протокол SDLC. Кроме того, на кристалле имеется двухпортовая буферная память, куда оба процессора могут записывать и считывать информацию. Такая реализация позволяет полностью разгрузить ЦП для решения прикладной задачи (от решения сетевой задачи).