Локальные вычислительные сети и их типовые топологии

Локально вычислительные сети можно поделить на два типа:

- централизованные;

- децентрализованные.

В сетях первого типа имеется некоторый главный узел – центральная станция, который управляет процессом передачи и обмена данными между всеми узлами сети и клиентами.

В сетях второго типа все узлы имеют равное право на использование канала связи и управляются по одним и тем же правилам. Такая сеть называется одноранговой. В этом случае нет иерархии между компьютерами, то есть каждый из них функционирует и как клиент, и как сервер.

Под топологией сети понимается физическое расположение компонентов сети.

Топологии. Шина (BAS). Звезда (star). Кольцо (ring). 4.Комбинированные топологии.

Для топологии типа «шина» характерно линейное расположение связей между узлами. В такой сети имеется один общий кабель, называется магистральным, вдоль которого подключаются все компьютерные сети, при этом передача сигналов может осуществляться в обе стороны. Топология «шина» является пассивной. Достоинства: - сравнительная дешевизна и простота монтажа сети. Недостаток: - низкая надежность (любой дефект кабеля парализует всю сеть).

Топология «звезда» – при данной топологии все компьютеры подключаются с помощью сегментов кабеля с ключом. Данная топология является примером централизованной сети. Функции центрального устройства – сервера предполагают управление передаваемой информации от отдельных компьютеров данной сети. Кроме того центральный узел может играть роль своеобразного фильтра, блокируя при необходимости запрещенные администратором передачи.

Достоинства: высокая надежность, так как если выйдет из строя один компьютер или сегмент кабеля, то только он не сможет участвовать в дальнейшем обмене информацией; Недостатки: более высокая стоимость по сравнению с шиной, в первую очередь это обусловлено тем, что центральный узел должен быть максимально надежным, следовательно, дорогим; при значительном наращивании сети существенно увеличивается расход кабеля; ограничивается числом абонентов (не более 16).

Топология «кольцо» – компьютеры подключаются к кабелю по замкнутому кольцу. Сеть с такой топологией может работать как в качестве централизованной сети, так и по схеме децентрализованной сети. При работе сети сигналы передаются в одном направлении и проходят через каждый компьютер. «Кольцо» является активной сетевой топологией.

Достоинства: возможность подключения достаточно большого числа абонентов (100 и более). Недостатки: - при выходе из строя одного из узлов вся сеть падает (распадается).

Базовые технологии локальных сетей и их основные информационно – технические характеристики

Сеть	Ethernet	Token Ring	Arcnet	FDDI
Параметры
Топология	«Шина»	«Звезда – кольцо»	«Звезда – шина»	«Кольцо»
Скорость передачи	10-100 Мбит/с	4-16 Мбит/с	2,5 Мбит/с	100 Мбит/с
Количество абонентов	До 1024	До 255	До 255	До 1000
Физическая среда передачи		Коаксиальный кабель		Оптоволоконный кабель
Максимальная протяженность	2,5 (6,5) км	360 м	6 км	22 км
Максимальное расстояние между абонентами	1 км	90 м	600 м	2 км
Метод доступа	CSMA/CD – метод множественного доступа с нейтральной несущей с обнаружением коммутации	Маркер	Маркер	Маркер

Каналом связи называется совокупность технических средств и физической среды, способной к передаче посылаемых сигналов, которая обеспечивает передачу сообщений от источника информации к получателю.

Каналы принято делить на непрерывные и дискретные.

В наиболее общем случае всякий дискретный канал включает в себя непрерывный как составную часть. Если влиянием мешающих факторов на передачу сообщений в канале можно пренебречь, то такой идеализированный канал называется каналом без помех. В таком канале каждому сообщению на входе однозначно соответствовало определенное сообщение на выходе и наоборот. Если влиянием помех в канале пренебречь нельзя, то при анализе особенностей передаваемых сообщений по такому каналу используются модели характеризующие работу канала при наличии помех.

Под моделью канала понимается математическое описание канала, позволяющие рассчитать или оценить его характеристики, на основании которых исследуются способы построения систем связи без проведения экспериментальных исследований.

Канал, в котором вероятности отождествления первого сигнала со вторым и второго с первым одинаковы, называется симметричным.

Канал, алфавит сигналов на входе которого отличается от алфавита сигналов на его выходе, называется каналом со стиранием.

Канал передачи сообщения от источника к получателю, дополненный обратным каналом, служит для повышения достоверности передачи и называется каналом с обратной связью.

Канал связи считается заданным, если известны данные по сообщению на его входе, а также ограничения, которые накладываются на входные сообщения физическими характеристиками каналов.

Вопросы для самопроверки

1. Перечислить основные типы ЛВС.

2. Что такое ранг сети?

3. Что такое понимается под «топологией» сети?

4. В чем особенности топологии ЛВС типа «шина»?

5. В чем особенности топологии ЛВС типа «звезда»?

6. В чем особенности топологии ЛВС типа «кольцо»?

7. Что называется каналом связи? Каковы их виды?

8. Какой канал связи может считаться каналом без помех?

9. Что называется моделью канала связи?

10. Какие модели используются для описания каналов связи при наличии помех?

Лекция №7.

Цель лекции – изучение основных видов каналов связи, условий согласования характеристик канала связи и сигнала.

Задачи лекции:

- изучить условия согласования физических характеристик канала связи и сигнала.

- изучить статические свойства источника сообщения и канала связи.

Вопросы, рассматриваемые на лекции:

1. Согласование физических характеристик канала связи и сигнала.

2. Согласование статистических свойств источника сообщения и канала связи.

3. Виды каналов связи

Каждый конкретный канал связи обладает физическими параметрами, определяющими возможности передачи по этому каналу тех или иных сигналов. Независимо от конкретного типа и назначения каждый канал может быть охарактеризован тремя основными параметрами:

1. Т_К – время доступа канала [с];

2. F_K – полоса пропускания каналов [Гц];

3. Н_К – допустимое превышение сигнала над помехами в канале.

На основании этих характеристик используется интегральная характеристика – объем канала.

V_K=T_K∙F_K∙H_K

Чтобы оценить возможность передачи данного сигнала по конкретному каналу нужно соотнести характеристики канала с соответствующими характеристиками сигнала:

1. T_C – длительность сигнала [с];

2. F_C – полоса частот (ширина спектра) сигнала [Гц];

3. H_C – уровень превышения сигнала над помехой.

а) V_K≥V_C (V_C≤V_K) - необходимое условие согласования канала связи и сигнала;

б) достаточное условие согласования канала связи и сигнала:

Если канал связи имеет полосу пропускания F_K меньшую чем ширина спектра сигнала F_C, то есть F_K<F_C, то ширину спектра сигнала можно провести в соответствие с частотными характеристиками канала связи за счет увеличения длительности сигнала:

Если широкополосный канал имеет ограниченное время доступа T_K<T_C, то согласование сигнала и канала может быть достигнуто путем расширения спектра сигнала.