Студопедия

КАТЕГОРИИ:



Мы поможем в написании ваших работ!

Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Мы поможем в написании ваших работ!

Интерфейс магистральный последовательный системы электронных модулей (ГОСТ 26165.52-87)


Классификация каналов межмодульного обмена

Уровень приложений

В функции этого уровня входит поддержка прикладного программного обеспечения конечного пользователя. Она позволяет объединить самые разные компьютерные средства от терминалов до больших ЭВМ, работают с самыми разными операционными системами (VMX, Token Ring, Decnet, Netware и т.п.). В качестве примера таких средств можно привести систему NAS ( Network Applikations System) фирмы DEC, а также систему SAA( Systems Application Architecture) фирмы IBM.

Можно убедиться, что уровни 1 и 2 обычно реализуются аппаратно. На этих уровнях определяется физическая скорость передачи и топология сети. Более высокие уровни не работают напрямую с конкретной аппаратурой, но уровни 3,4,5 учитывают ее особенности.

Уровни 3,4,5 объединяют в отдельную группу, так как они управляют аппаратурой. Эти уровни обеспечивают взаимодействие передающего и принимающего абонентов, формируя виртуальный канал связи (в отличие от физического канала), т.е. канал связи, работающий временно, но который воспринимается пользователем как реальная линия связи. Задачи этих уровней в основном решаются средствами сетевой операционной системы или сетевой оболочки, хотя иногда отдельные функции возлагаются на аппаратуру.

Уровни 6 и 7 уже не имеют к аппаратуре вообще никакого отношения. Можно заменять аппаратуру на другую – они этого «не заметят» и не изменятся и обслуживаются эти уровни средствами взаимосвязи прикладных программ (примеры таких средств смотри выше).

Как и любая универсальная модель, модель OSI сильно избыточна. Она содержит в себе все возможные функции, которые в данной конкретной системе могут не использоваться, либо может не существовать такого разделения функций на уровни, как это предусмотрено в OSI. Тем не менее, модель OSI оказывается очень полезной при согласовании правил работы сложных систем в единый комплекс.

 

Для того чтобы ориентироваться в большом разнообразии уже разработанных и вновь разрабатываемых каналов межмодульного обмена, целесообразно произвести их классификацию по характерным признакам. Один из возможных вариантов классификации интерфейсов показан на рисунке 3.6.



Рисунок 3.6.

 

Первым в приведенной классификации является признак функционального назначения. По этому признаку интерфейсы можно классифицировать как внутрисистемные и межсистемные. Физический смысл данного признака очевидно вытекает из его названия. Как правило, к внутрисистемным интерфейсам предъявляются более жесткие требования по скорости передачи и менее жесткие по максимальной длине.

Следующим отличительным признаком является структура организации обмена. Этот признак определяется топологией связи. По топологии связей различают четыре основных структуры:

- радиальную;

- цепочечную;

- магистральную;

- смешанную (комбинацию первых трех структур).

Радиальной структуре соответствует топология типа «звезда», цепочечной – типа «кольцо», магистральной – типа «шина» (рисунок 3.7).

 

Рисунок 3.7.

 

Вообще топология не относится к определяющим параметрам сети. Тем не менее , информацию о достоинствах и недостатках имеющихся топологий полезно знать, особенно при выборе типа интерфейса. В принципе существует еще множество типов топологий, например, «цепочка» (или «разомкнутое кольцо») или «дерево» (соединение многих «звезд»), но все они не получили такого же широкого распространения, как перечисленные четыре, которые существенно различаются областями применения и часто не могут заменять одна другую.

Не следует думать, что топология сети должна быть жестко связана с расположением соединяемых абонентов. При одном и том же расположении обычно можно применять любую из вышеуказанных топологий (рисунок 3.8.).

 

Рисунок 3.8.

 

Однако в ряде случаев одна из топологий бывает гораздо удобнее других с точки зрения удобства прокладки кабеля.

Рассмотрим основные преимущества и недостатки различных топологий.

В топологии типа «звезда» нарушения в работе центрального звена приводят к выходу из строя всей сети. Поэтому центральный компьютер должен быть гораздо надежнее (и дороже) остальных. К тому же центральный компьютер будет сильно загружен работой с сетью и не сможет заниматься другими задачами. Это ограничивает число абонентов в сети (обычно их не более 16) . Зато сеть с такой конфигурацией мало чувствительна к выходу из строя соединительного кабеля, поскольку разрыв кабеля в любом месте нарушает связь только с одним абонентом.

В топологии типа «кольцо» вся передаваемая информация проходит через всех абонентов. Поэтому выход из строя любого из них нарушает работу сети в целом. Кроме того, разрыв кабеля в любом месте выводит из строя всю сеть. Для предотвращения такой ситуации приходится дублировать кабель. Все элементы сети здесь равноправны и, соответственно, равносложны. Однако возможен случай, когда один из них выполняет функцию диспетчера, тогда он, как и в предыдущем случае, будет значительно сложнее и дороже остальных. К преимуществам такой топологии следует отнести значительное число абонентов (1024 и более) и большая протяженность сети, поскольку в кольце автоматически производится усиление передаваемых сигналов каждым абонентом. Поэтому протяженность сети ограничивается не затуханием в ней сигналов, а временем прохождения по ней сигнала.

В топологии типа «шина» чрезвычайно важны вопросы согласования, поскольку при обрыве кабеля возникают отражения и наложения сигналов, которые могут полностью вывести сеть из строя. Зато к выходу из строя компьютеров «шина» нечувствительна, а именно: нарушается только обмен с неисправным компьютером. Максимальное количество абонентов в «шине» такое же, как и в кольце.

Различают следующие режимы обмена информацией:

- симплексный, когда возможна только односторонняя связь между модулями;

- дуплексный, когда каждый модуль может передавать информацию в любой момент времени (аналогично телефонному разговору);



- полудуплексный – когда каждый из модулей может начать передачу, если линия связи окажется при этом свободной;

- мультиплексный – когда в каждый момент времени связь может быть осуществлена между одним модулем – источником информации и одним или несколькими модулями приемниками по общему каналу передачи.

В локальную сеть всегда входят несколько абонентов, при этом каждый из них, как правило, работает самостоятельно и в любой момент может обратиться к сети. Поэтому требуется управление обменом с целью упорядочения использования сети различными абонентами, предотвращения или разрешения конфликтов между ними. В противном случае возможно искажение передаваемой информации.

По управлению передачей информации в каналах интерфейсы могут подразделяться в зависимости:

- от размещения управляющих обменом информацией модулей (контроллеров) на каналы с централизованным и децентрализованным (распределенным) управлением;

- от дисциплины доступа к каналу на каналы со случайным доступом и с детерминированным доступом.

Централизованное управление производится от одного контроллера, а децентрализованное – от нескольких. Децентрализация может быть полной (когда все модули являются потенциальными контроллерами) либо частичной.

При децентрализованном управлении со случайным доступом все модули – потенциальные контроллеры и могут выходить на передачу в канал в любое время.

Такая свобода приводит к появлению конфликтов за захват общего канала и возможности наложения двух и более передач. Для уменьшения вероятности наложения модули перед выдачей сообщения прослушивают канал и начинают выдачу только при отсутствии передачи от других модулей в канале (режим «Прослушивание передачи»). Дальнейшее уменьшение вероятности столкновений (коллизий) возможно в режимах «Прослушивание передачи с обнаружением столкновений» и «Прослушивание передачи с избеганием столкновений».

Детерминированный метод доступа исключает столкновения за счет централизации управления в одном контроллере в данный момент. Централизованное или частично централизованное управление с детерминированным доступом в зависимости от источника инициализации передачи сообщения может быть организовано по следующим дисциплинам:

- по меткам времени опорного таймера;

- по инициативе контроллера в режиме «команда – ответ»;

- по запросу от вторичных модулей.

В первом случае модуль – источник и модуль – приемник назначаются синхронно по времени по сигналам опорного таймера. Во втором случае сообщения инициализируются контроллером, активизирующим вторичные модули на прием или передачу командными сообщениями. В третьем случае требуется дополнительная шина для передачи запросов от вторичных модулей, поэтому этот метод используется ограниченно во внутрисистемных каналах.

Рассмотрим особенности управления обменом в сетях с различной топологией;

 

3.3.3.1. Управление обменом в сети типа «звезда»

 

При данной топологии все периферийные абоненты могут решить передавать одновременно. Чаще всего центральный абонент может производить обмен только с одним из периферийных абонентов. Поэтому в любой момент надо выделить только одного абонента, ведущего передачу. Здесь возможны два решения.

Первое из них можно назвать «Активный центр». В этом случае центральный абонент (Ц) (рисунок 3.9) посылает запросы (управляющие пакеты) по очереди всем

 

Рисунок 3.9

 

периферийным абонентам. Периферийный абонент, который хочет передавать (первый из опрошенных), посылает ответ или же сразу начинает передачу. После окончания этого сеанса центральный абонент продолжает опрос по кругу. Периферийные абоненты имеют в данном случае так называемые географические приоритеты, а именно: максимальный приоритет у того из них, кто ближе расположен к последнему абоненту, закончившему обмен. Если же захочет передавать центральный абонент – он передает без всякой очереди.

Второе возможное решение – «Пассивный центр». В этом случае центральный абонент по очереди не опрашивает, а слушает всех периферийных абонентов (т.е. принимает информацию только от одного из них). Те периферийные абоненты, которые хотят передать, периодически посылают запросы и ждут на них ответа. Когда центр принимает запрос, он отвечает запросившему абоненту (разрешает передачу), и тот передает. Приоритеты здесь такие же, как и в предыдущем случае.

Как в первом, так и во втором случае управление обменом централизованное. Все решения все решения о порядке обмена принимает единый центр (центральный абонент).

Преимущества централизованного управления достаточно очевидны: принципиальная невозможность любых конфликтов между абонентами (все решения принимаются в одном месте), а также гарантированное время доступа, то есть время, проходящее от момента возникновения желания передать до момента начала передачи, поскольку передача осуществляется строго по очереди и время доступа не превысит заранее известной величины – суммарного времени передачи своих пакетов всеми периферийными абонентами.

Недостатки централизованного управления связаны с низкой устойчивостью этого метода к отказам центрального абонента, а также с недостаточной гибкостью (центр всегда работает по заданному жесткому алгоритму) и низкой скоростью управления, поскольку даже если все время передает только один абонент, ему приходится ждать, пока центр опросит всех;

3.3.3.2. Управление обменом в сети типа «кольцо»

Кольцевая топология имеет свои особенности при выборе метода управления обменом. Важным фактором является то, что любой пакет, посланный по кольцу, последовательно пройдя всех абонентов, через некоторое время возвратится в ту же точку (топология замкнутая). Отметим, что сети типа «кольцо» бывают однонаправленными и двунаправленными. Мы рассмотрим только однонаправленные, как более распространенные.

Маркерный метод управления – относится к детерминированным методам. Поэтому любые конфликты в сети принципиально исключены. Идея метода маркерного управления состоит в том, что по «кольцу» запускается специальный пакет, называемый маркером, который отмечает время возможного начала передачи, т.е. играет роль своеобразной временной метки. Этот маркер непрерывно ходит по «кольцу», синхронизируя работу абонентов сети. Алгоритм управления предполагает следующую последовательность действий (рисунок 3.10):

 

 

Рисунок 3.10

 

а) абонент 1, желающий передать, ждет так называемый «свободный маркер» (маркерный пакет, помеченный в специально выделенном поле как свободный). Получив такой маркер, абонент 1 помечает его как занятый (изменяет соответствующие биты), добавляет к нему свой пакет и отправляет полученную связку (занятый маркер и пакет) дальше в кольцо;

б) каждый абонент (2,3,4), получивший этот «паровозик», проверяет, ему ли адресован пакет. Если пакет не его, абонент отправляет его дальше по «кольцу»;

в) абонент, распознавший адресованный ему пакет (в нашем случае это абонент 3), принимает этот пакет, устанавливает в маркере специально выделенный бит подтверждения и отправляет «паровозик» из занятого маркера с подтверждением и пакета данных дальше;

г) передавший абонент 1 получает обратно свою посылку, прошедшую через все кольцо, затем освобождает маркер (помечает его как свободный) и снова посылает маркер в сеть. При этом ему известно, принят его пакет адресатом или нет из анализа бита подтверждения.

Основным преимуществом данного метода является гарантированное время доступа. Здесь его величина составит величину равную произведению NTпк, где N – число абонентов, Tпк – время прохождения пакета по «кольцу». Приоритет при данном методе управления – географический, то есть право передачи после освобождения сети переходит к следующему по направлению «кольца» абоненту от последнего передавшего абонента. Метод весьма эффективен при очень большой интенсивности обмена в сети.

К недостаткам метода следует отнести необходимость выделения одного из абонентов (или специального устройства), который следил бы за тем, чтобы маркер не потерялся из-за сбоев или помех.

Дальнейшим развитием данного метода является метод кольцевых сегментов (слотов). Основным отличием этого метода от маркерного состоит в том, что нескольким абонентам разрешена передача одновременно. Вместо одного маркера в сети используются несколько так называемых слотов (обычно от 2 до 8), которые выполняют по сути ту же самую функцию, что и маркер – функцию временных меток. Очевидно, что при данном методе передачу могут вести сразу несколько абонентов.

 

3.3.3.3. Управление обменом в сети типа «шина»

 

В этой топологии возможно точно такое же централизованное управление, как и в «звезде» (т.е. физически сеть – «шина»), а логически – звезда (рисунок 3.11).

 

Рисунок 3.11

 

При этом один из абонентов – центральный посылает всем остальным (периферийным) запросы, выясняя кто хочет передать, затем разрешает передачу одному из них. После окончания передачи передававший абонент сообщает «центру», что он закончил передачу и центр начинает новый опрос. Все преимущества и недостатки такого управления – те же, что и в случае «звезды». Единственное принципиальное отличие состоит в том, что центр здесь не перекачивает через себя информацию от одного абонента другому, а только управляет доступом.

Возможна также реализация логического «кольца», когда все абоненты последовательно передают друг другу все пакеты по замкнутой цепочке (рисунок 3.11).

Однако гораздо чаще в шине реализуется децентрализованное управление, так как аппаратные средства абонентов одинаковы. При этом все абоненты также имеют равный доступ к сети, и решение, когда можно передавать принимается каждым абонентом на месте, исходя из анализа состояния сети. Возможна конкуренция между абонентами за захват сети и, следовательно, возможны искажения передаваемых данных из - за наложения пакетов.

Существует множество алгоритмов доступа. Их выбор зависит от скорости передачи в сети, от длины шины, загруженности сети (трафика сети) и т.д. «По-крупному» эти методы доступа можно классифицировать как методы «с прослушиванием канала и обнаружением столкновений» и «методы с прослушиванием канала и избежанием столкновений». Рассмотрим некоторые из них.

Метод децентрализованного приоритетного арбитража. Идея метода заключается в следующем. Сначала все абоненты следят за состоянием сети. Если она свободна, то передача начинается сразу после появления заявки на нее. Если же сеть занята, то сразу после ее освобождения все абоненты отсчитывают свой собственный уникальный временной интервал, пропорциональный коду сетевого адреса (приоритету) данного абонента. Таким образом, абонент с нулевым адресом начинает передачу сразу, абонент с первым адресом – через некоторый интервал Т0, абонент со вторым адресом – через время 2Т0 и т.д. Если к концу этого интервала сеть все еще остается свободной, то абонент начинает передачу. В противном случае - снова ждет освобождения сети. Остается открытым вопрос – как выбрать дискрет задержки Т0 (точнее его минимальное значение). Ход рассуждений здесь такой. Пусть абонент 1 закончил передавать (рисунок 3.12). У абонента 2 задержка 2Т0, у абонента 3 – 3Т0. Абонент 3 начнет передавать через время 3Т0 после освобождения сети абонентом 1, а абонент 2 – через время (2т0+L/V), где V- скорость распространения сигнала в данном кабеле. Абонент 3 узнает о том, что абонент 2 начал передавать, через время (2Т0+2L/V). И это время должно быть больше, чем 3Т0, следовательно Т0 должно быть меньше, чем 2L/V.

К недостаткам данного метода следует отнести тот факт, что при большой интенсивности обмена абоненты с малыми приоритетами могут довольно долго ждать доступа к сети, и о гарантированном времени доступа к сети здесь говорить не приходится. Кроме того, при большом количестве абонентов и большой длине сети задержки становятся очень большими. Например, при длине сети 1км, задержке в кабеле 4 нс/м и количестве абонентов 256 двойное время прохождения сигнала в сети (минимальная задержка) составит 8 мкс, следовательно для абонента сетевым адресом 255 задержка будет составлять 2558=2040 мкс, что уже достаточно существенно. Для сравнения: если пакет имеет размер 1Кбайт, то при скорости передачи в сети 10Мбит/с его длительность будет всего 0,8 мс.

Метод доступа с контролем несущей и обнаружением коллизий (столкновений)МДКН/ОК. Идея метода состоит в том, чтобы уравнять всех абонентов в любой возможной ситуации, то есть добиться, чтобы не было больших и малых фиксированных приоритетов. Для этого используются времена задержки, вычисляемые каждым абонентом по определенному алгоритму. Алгоритм состоит в следующем:

а) абонент, желающий передавать, следит за состоянием сети и в случае ее занятости ждет ее освобождения (это называется контролем несущей). Если сеть свободна, то передача начинается без всякого ожидания;

б) после освобождения сети абонент сразу начинает передавать и одновременно контролирует состояние сети (это тот самый контроль столкновений или обнаружение коллизий). Если столкновений не обнаруживается, передача доводится до конца;

в) если столкновение обнаружено, то абонент усиливает его (передает еще некоторое время) для гарантии обнаружения всеми передающими абонентами, а затем прекращает передачу. Точно также поступают другие передававшие абоненты;

г) после прекращения неудачной передачи абонент выдерживает случайно выбранный промежуток времени, а затем повторяет свою попытку передать, при этом контролируя столкновения. Так как этот промежуток времени случайный, вероятность повторного столкновения пакетов будет довольно мала. Выбираемое время задержки определяется как

Тзад=NТ0,

где N-случайное число, а величина Т0 определяется аналогично предыдущему случаю.

При обнаружении повторного столкновения существует довольно много алгоритмов выбора Тзад (например, Тзад увеличивается вдвое). Но в любом случае столкновения не предотвращаются полностью, и гарантировать величину времени доступа к сети нельзя. Такой метод доступа используется в распространенной локальной сети Ethernet. К достоинствам метода следует отнести полное равноправие абонентов (т.е. ни один из них не может надолго захватить сеть). К недостаткам – возможность повторения столкновений.

Суть методов доступа с избежанием столкновений заключается в применении процедур, предотвращающих столкновение информационных пакетов, искажения которых критичны. Одна из таких процедур состоит в том, что после освобождения сети всеми желающими передавать абонентами передается не пакет данных, а специальный сигнал, контролируя который, они обнаруживают коллизии. Другая процедура заключается в том, что в передаваемом по сети пакете данных содержится информация о продолжительности его передачи. Прослушивающие сеть абоненты по этой информации могут планировать время своего выхода в сеть и.т.д.

По способу обмена данными интерфейсы делятся на параллельные, последовательные и параллельно-последовательные. Во внутрисистемных каналах используются, как правило, параллельные интерфейсы, а в межсистемных – последовательные (иногда параллельно-последовательные).

По принципу обмена данными различают интерфейсы:

- синхронной передачей данных (когда момент считывания данных приемником постоянно привязан к тактовым или синхронизирующим импульсам);

- с асинхронной передачей (когда момент считывания данных приемником определяется по сигналам оповещения или запуска от передатчика; по окончании пересылки приемник передает передатчику сигнал об окончании цикла передачи);

- комбинированная передача из двух режимов.

В каналах межмодульного обмена используются преимущественно передача с асинхронно й организацией, при которой автоматически поддерживается оптимальное соотношение между скоростью передачи данных и временем прохождения сигнала. При синхронной же организации обмен информацией идет в темпе задатчика без учета быстродействия исполнителя.

Способ представления и разделения сигналов при передаче их по интерфейсу определяется физическими характеристиками канала передачи, а именно:

а) средой распространения;

б) протяженностью канала;

в) требованиями к пропускной способности;

г) требованиями к помехоустойчивости.

Физическая среда может быть непрерывной на всем протяжении канала или состоять из отдельных сегментов с повторителями (ретрансляторами) сигналов между ними. Традиционным для многих интерфейсов является использование в качестве физической среды кабелей и проводов с металлическими проводниками и видеоимпульсный способ представления сигналов. Для передачи видеосигналов необходимы гальванически связанные цепи (кондуктивная связь), обладающие низкой помехоустойчивостью, особенно с увеличением длины линии связи. Этот недостаток можно существенно уменьшить, если перейти к обмену модулированными сигналами, спектр которых располагается в некоторой полосе частот (F1 Fi) при F10.

В качестве информационных параметров при представлении сигналов видеоимпульсами могут быть амплитуда напряжения или тока, длительность импульса и (или) паузы (широтно-импульсная модуляция), сочетание импульсов с различными признаками (кодово-импульсная модуляция), а при представлении модулированными сигналами также частота и фаза модулированного сигнала. Модулированные сигналы используются, как правило, в каналах последовательной передачи: электрических кабелях большой протяженности и световодных кабелях.

При видеоимпульсном представлении сигналов для их разделения используют:

- пространственный способ разделения (в каналах с параллельной передачей);

- временной способ разделения информационных битов относительно синхронизирующих сигналов (в каналах с последовательной передачей);

При модулированных сигналах кроме временного способа разделения применяется частотное разделение, обеспечивающее одновременную передачу по одному кабелю нескольких разрядов, либо одновременную коммутацию нескольких каналов, каждый из которых использует свою несущую частоту.

Следующим отличительным признаком являются тип физической среды и пропускная способность линии передачи.

В качестве физической среды распространения каналов межмодульного обмена используются витые пары (проводные лини связи), коаксиальный кабель, а также световодные волоконно-оптические кабели.

Области использования каналов с различной физической средой в зависимости от их длины L и скорости передачи V приведены на рисунке 3.13.

 

Рисунок 3.13

 

Витая пара – самый дешевый тип соединительных проводов. Представляет собой скрученные между собой два провода в диэлектрической изоляции. Витая пара характеризуется исключительной простотой монтажа и ремонта повреждений. Как правило, витая пара используется для передачи на скорости до 10Мбит/с. К недостаткам витой пары относятся низкий уровень защищенности от электрических и магнитных помех и большой уровень собственных излучений, а также возможность простого несанкционированного подключения к сети с целью прослушивания или вредительства. Иногда используется экранированная витая пара, свободная от первых двух недостатков. Витая пара обычно используется для связи на расстояниях не более нескольких сот метров. Затухание сигнала на частоте 10Мгц составляет около (1.03.0) дБ/м. Задержка сигнала в витой паре обычно не превышает (812) нс/м. Как и при использовании любого электрического кабеля здесь очень важна проблема гальванической развязки абонентов друг от друга. При отсутствии такой развязки возможен выход из строя аппаратуры абонентов при различных неисправностях в сети.

Коаксиальный кабель – наиболее распространенный тип линии связи, сочетающий в себе легкость монтажа и высокую помехозащищенность. Представляет собой центральный проводник в изоляции, помещенный в гибкий металлический коаксиальный экран. Стоимость коаксиального кабеля значительно выше (в несколько раз) стоимости витой пары. Затухание сигнала на частоте 10Мгц составляет порядка (0,11.0)дБ/м. Задержка распространения сигнала в коаксиальном кабеле – (45)нс/м. При использовании коаксиального кабеля (как и витой пары) важно обеспечить гальваническую развязку и согласование на концах линии. Условия согласования показаны на рисунке 3.14.

Рисунок 3.14.

 

Наличие экрана у коаксиального кабеля значительно снижает собственное излучение. Несанкционированное подключение к коаксиальному кабелю сложнее , чем в витой паре, но возможно. Допустимая длина линии связи – несколько километров, а пропускная способность (50100)Мбит/с.

Волоконно-оптический кабель - это качественно иной тип среды передачи информации. Сигнал по нему передается не электрический, а световой, что требует преобразования электрического сигнала в световой на передающем конце и обратного преобразования – на приемном. Это, конечно увеличивает стоимость аппаратуры. Однако, уникальные характеристики волоконно-оптических кабелей обеспечивают им все большее распространение. Свет с длиной волны 0,85 мкм или 1,2 мкм передается по тонкому (порядка 10 мкм) стекловолокну, заключенному в оболочку, которая имеет значительно меньший коэффициент преломления. Это приводит к эффекту полного внутреннего отражения и свет проходит по кабелю не выходя наружу. Главное достоинство этого типа кабеля – чрезвычайно высокий уровень помехозащищенности и отсутствие излучения (высокая скрытность). Практически невозможно несанкционированное подключение. Максимальная длина кабеля без ретрансляции может достигать нескольких десятков километров. Задержка сигнала – около 5нс/м , скорость передачи до 3Гбит/с. Затухание сигналов – 5дБ/км. При этом с ростом частоты затухание увеличивается гораздо меньше, чем в коаксиальном кабеле, поэтому на частотах более 200Мгц волоконно-оптические кабели имеют несомненное преимущество по этому показателю перед любыми электрическими кабелями.

К недостаткам волоконно-оптических линий связи следует отнести высокую сложность их монтажа, так как при соединении кабелей требуется микронная точность, меньшую механическую прочность и долговечность, а также чувствительность к ионизирующим излучениям (снижается прозрачность оптоволокна). Зато не требуется гальванической развязки и согласования на концах.

Кроме вышеперечисленных типов линий связи можно упомянуть радиоканал и инфракрасный канал. Однако они не получили пока такого же широкого распространения в локальных сетях из-за низких помехозащищенности и скрытности передачи информации, хотя и имеют свои несомненные преимущества: высокая скорость и практически неограниченная дальность - для радиоканала, нечувствительность к электромагнитным помехам – для инфракрасного канала.

Среди многообразия архитектур каналов межмодульного обмена в качестве примера рассмотрим интерфейс магистральный последовательный системы электронных модулей (МПСИ) в соответствии с ГОСТ 26165.52-87 (аналог американского MIL - STD-1553B), получившего достаточно широкое распространение. Системы, использующие этот интерфейс, отличаются достаточной гибкостью, надежностью и высокой скоростью передачи информации.

Если вернуться к рисунку 3.6 , который отображает классификацию каналов межмодульного обмена, то МПСИ по функциональному назначению относится к межсистемным каналам, а по структуре организации обмена – магистральный интерфейс.

 

Рисунок 3.14а. Структурная схема технических средств интерфейса

 

Структурная схема технических средств интерфейса (рисунок 3.14а) включает в себя: магистральную шину, ответвитель, контроллер, оконечное устройство и монитор.

Контроллер должен выполнять следующие основные функции:

- управлять обменом информации;

- осуществлять контроль принимаемой информации и состояния оконечных устройств.

Оконечное устройство (ОУ) должно осуществлять следующие основные функции:

- осуществлять сопряжение абонентов интерфейса с линией передачи информации (ЛПИ);

- выполнять адресованные ему команды контроллера;

- осуществлять контроль принимаемой информации.

Под ЛПИ понимается совокупность магистральной шины и ответвителя.

Монитор должен осуществлять следующие основные функции:

- осуществлять прослушивание ЛПИ и отбор необходимой информации, используемой для отображения, регистрации и т.п.;

- реагировать аналогично ОУ на адресованные ему команды контроллера.

Примером такого канала межмодульного обмена является интерфейс истребителя ВВС США F-16 (рисунок 3.14б)

 

 

Рисунок 3.14б. Интерфейс истребителя ВВС США F-16

 

 

В данной структуре роль контролера выполняет центральная ЭВМ воздушных данных. Оба устройства отображения – роль мониторов, а остальные – роль ОУ.

Существует несколько вариантов распределения каналов в мультиплексированной системе.

 

 

 

Рисунок 3.15.

 

Первый вариант (рисунок 3.15а) предусматривает использование одного кабеля для передачи всей информации в мультиплексном канале (МК). Второй способ (рисунок 3.15б) предполагает наличие раздельных линий передачи данных и управляющей информации. Третий способ (рисунок 3.15в) является подмножеством второго и позволяет передавать данные, необходимые всем устройствам, через линию управляющих сигналов. Вариант, рассмотренный на рисунке 3.15г предусматривает использование раздельных кабелей для приема и передачи. Последний вариант (рисунок 3.15д) предполагает использование раздельных кабелей управления и единого кабеля передачи данных.

Очевидно, что первый способ требует наибольшей полосы пропускания канала, но требует наименьшего числа кабельных линий. Последнее обстоятельство зачастую является решающим, поскольку обеспечивает минимальный вес и габариты интерфейса. Именно этот способ реализации МК применен в МПСИ.

 

 

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Представительский уровень | Физическая организация мультиплексных каналов

Дата добавления: 2014-01-04; Просмотров: 1673; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:


Рекомендуемые страницы:

Читайте также:
studopedia.su - Студопедия (2013 - 2021) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление
Генерация страницы за: 0.03 сек.