Тема 6: Моноканальные подсети

Как показано в предыдущем разделе моноканалом является коммуникационная подсеть, в которой любой блок данных, переданный абонентской системой - отправителем, достигает, с точностью до скорости распространения по нему сигналов сразу всех абонентских систем.

Т опология моноканалов довольно разнообразна. Так, на рис. 6.1 показаны три вида моноканала: магистральный (а), звездообразный (б), древовидный (б). Точками обозначены места подключения абонентских систем. Всех их объединяет единый принцип — если в одной из точек интерфейса подсети появился сигнал, переданный абонентской системой, то он достигнет всех точек моноканала, включая исходную. Сложные моноканалы разбивают на части, именуемые секциями. Секций, соединяясь друг с другом, образуют единый канал. Такой подход позволяет повысить надежность и помехоустойчивость моноканала.

Рисунок 6.1 – Топология моноканалов

С труктура магистрального моноканала (рис. 6.2) состоит из двух основных частей: общего канала и его оконечных устройств-блоков доступа (БД). Канал строится на основе различных форм физической среды: эфира, оптических волокон, металлических нитей. Блоки доступа необходимы для стыковки абонентских систем (А – Н) с моноканалом в точках его интерфейса.

Рисунок 6.2 – Структура магистрального моноканала

Абонентская система здесь и далее представляется в виде двух технических устройств: терминальное оборудование и станция. Последняя выполняет функции стыковки основной части системы—терминального оборудования с сетью. Главной задачей терминального оборудования является выполнение прикладных процессов.

Выбор физических средств моноканала зависит от предъявляемых к ним требований, среди которых, в первую очередь—скорость передачи сигналов, надежность работы, стоимость средств.

В зависимости от способа передачи сигналов по моноканалам, последние делятся на два вида: физические и частотные. Физическим назовем канал, через который возможна одновременная передача только одного сигнала. В частотном канале за счет создания частотных полос одновременно передается группа сигналов (по каждой полосе по сигналу).

Физический моноканал строится на основе коаксиального либо оптического кабеля, скрученной пары проводов, плоского кабеля, через (сквозь) который одновременно направляется только один сигнал. Последний использует физическую среду полностью.

Ч астотный моноканал, напротив, занимает только одну полосу в используемой физической среде. Так, на рис. 6.3 показана группа частотных каналов, построенных на основе широкополосного коаксиального кабеля. Для упрощения рисунка здесь изображены лишь две используемые полосы: а, б. В действительности же в кабеле создается значительное число частотных полос, на основе которых строится большое число частотных моноканалов.

Рисунок 6.3 – Частотный моноканал

На основе двух частотных моноканалов, образованы две несвязанные друг с другом информационные сети. Первая из них охватывает абоненты А₁—М₁, а вторая— А—М₂.

Частотные моноканалы чаще всего создаются на основе коаксиальных кабелей. В этих случаях общий канал кроме собственного кабеля имеет значительное число вспомогательных технических устройств: усилителей, разветвителей и т. д. Так как они пока являются однонаправленными, это создает определенные трудности: сигналы по общему каналу передаются только в одну сторону. Вследствие этого приходится принимать специальные меры. Первая из них заключается в том, что общий канал прокладывается так, чтобы он дважды проходил мимо всех: абонентских систем. Далее происходит следующее. В первой сети (полоса а, стрелки) общий канал (в верхней его части) вначале собирает информацию, передаваемую абонентами А1—М1. Затем в нижней части канала осуществляется раздача получанной информация абонентам А1—М1. Аналогично этому абоненты А2—М2 передают информацию через моноканал, созданный на основе частотной полосы б.

Вторая специальная мера заключается в добавлении к общему каналу компонента, именуемого головным преобразователем (рис. 6.4). Его задачей является передача сигналов из одного частотного канала в другой. Появление в моноканале головного преобразователя, естественно, усложняет его структуру. Однако в этом случае общий канал не должен дважды проходить мимо всех абонентских систем. Это позволяет вдвое сократить длину дорогостоящего кабеля.

Рисунок 6.4 – Моноканал с преобразователем частоты

Вместе с тем каждый частотный моноканал использует уже не одну, а две частотные полосы. По одной из них (например, а) информация собирается со всех абонентских систем. По второй частотной полосе (например, б) информация раздается всем абонентским системам сети. Головной преобразователь осуществляет преобразование частот, обеспечивающее соединение пар частотных полос, например полос а, б на рис. 6.4.

Ч асто для увеличения производительности числа подключаемых абонентских систем и пропускной способности физический моноканал создается в виде группы соединяемых друг с другом секций. Пример такого моноканала показан на рис. 6.5. Здесь изображены три секции, к каждой из которых подключена группа абонентских систем. Секции соединены друг с другом двумя ассоциативными системами (а, б). В результате создан трехсекционный моноканал.

Рисунок 6.5 – Трехсекционный моноканал

В коммуникационных подсетях все шире начинают применяться оптические моноканалы. Это связано с тем, что оптическое волокно по сравнению с металлом имеет ряд важных преимуществ. К ним, прежде всего, следует отнести высокую защищенность от электромагнитных помех, малую массу и отсутствие все более дефицитной меди.

Однако при создании оптического моноканала возникают и определенные трудности. Главная из них заключается в том, что изготовление оптического канала с большим числом ответвлений сегодня еще является сложной задачей. Кроме того, свет по оптическому волокну передается пока только в одном направлении. Это требует создания особой структуры моноканала.

Моноканал, в котором сигналы по оптическим волокнам передаются только в одном направлении, показан на рисунке 6.6.

Рисунок 6.6 – Оптический моноканал со смесителем сигнала

Моноканал имеет форму звезды, исходящей из специального устройства, именуемого смесителем (СМ) сигналов. К нему от каждого блока доступа (БД) подходит два оптических волокна. Каждое из них передает сигналы в одном направлении. Задачей смесителя является передача пришедшего по одному из волокон сигнала параллельно всем волокнам, направленным к абонентским системам.

В большом оптическом моноканале используется группа активных смесителей, располагаемых в. несколько ярусов. В трехъярусном моноканале (рис. 6.7) к каждому смесителю подходит по 16 пар оптических волокон. Поэтому на первом ярусе располагается один смеситель, на втором —16, а на третьем ярусе находится уже до 256 смесителей. Это позволяет охватывать подобной коммуникационной сетью большую территорию десятки километров и подключать к моноканалу до 4096 абонентских систем.

Рисунок 6.7 Трехъярусный моноканал

В оптическом моноканале с зеркальным отражателем (рис. 6.8) общий канал дважды проходит мимо всех абонентских систем. В каждой точке подключения абонентской системы в оптическое волокно встраивается зеркало. Благодаря ему, при приеме информации световой сигнал, отражаясь от общего канала, попадает к блоку доступа (БД), а от него—к абонентской системе. При передаче абонентской системой информации световой сигнал, наоборот, отражаясь в зеркале, попадает в общий канал.

Большое число абонентских систем, включаемых в моноканальную сеть, все возрастающие объемы информации требуют увеличения скоростей передачи блоков данных. Эта задача решается, с одной стороны, увеличением скоростей работы моноканалов, с другой — созданием многоканальных моноканалов.

Рисунок 6.8 Оптический моноканал с зеркальным отражателем

Первый способ повышения скорости передан данных заключается в создании не одного, а нескольких общих каналов. Так, на рис. 6.9 показан моноканал, содержащий три общих канала (1, 2, 3). Однако следует отметить, что несмотря на наличие нескольких каналов, здесь не возникает, как в узловой подсети, проблема маршрутизации информации. В рассматриваемом моноканале выбирается не маршрут передачи, а номер общего канала. И несмотря на наличие нескольких каналов осуществляется, как обычно, селекция (выбор по адресам назначения) принимаемых блоков информации.

Рисунок 6.9 - Моноканал, содержащий три общих канала

Второй способ повышения скорости передачи информации заключается в создания иерархии моноканалов. Сущность этого способа иллюстрируется схемой, показанной на рис. 6.10. В сети функционирует 18 абонентских систем (А—Т). Однако они подключены не к одному, а к шести моноканалам (1-6).

В рассматриваемой сети в большинстве случаев взаимодействующие системы передают данные соответственно через «свои» моноканалы 1, 2, 4, 5, 6. Что касается моноканала 3, то он используется только тогда, когда необходимо взаимодействие систем, подключенных к разным моноканалам, например систем А-Д.

В результате использования иерархия моноканалов можно резко повысить скорость передачи информации. Так, фирме Network Systems удалось достичь скорости, равной 10ОО Мбит/с.

Рисунок 6.10 Иерархия моноканалов