Інформаційні мережі та телекомунікаційні канали

Циклічне кільце

Циклічне кільце – це кільцевий фізичний канал, який би послідовну передачу сигналів групі систем.

Циклічне кільце є одним із типів мережі із селекцією даних. Ця локальна мережа складається із загальної ланки, блоків доступу та абонентських ланок.

мережі

Загальна ланка блоками доступу ділиться на сегменти, створювані з урахуванням кручений пари, плоского коаксіального кабелю чи оптичного каналу. Блоки доступу (Б) з допомогою абонентських ланок з'єднуються з абонентськими системами. У базовій еталонній моделі взаємодії відкритих систем кільцевий канал є фізичними засобами з'єднання. Передача сигналів здійснюється в кільці в одному напрямку від одного блоку доступу до іншого. При цьому блок, який передав кадр, після того, як останній пройде по всьому кільцю, повинен його знищити. Інші блоки доступу транслюють кадр, що передається.

У кільці має бути забезпечена синхронізація роботи всіх блоків доступу. І тому здійснюється тактування руху кадрів. Воно досягається в такий спосіб. Один із блоків доступу оголошується головним. Під такти роботи цього блоку підлаштовуються решта всіх блоків мережі.

Взаємодія систем у кільці забезпечується множинним доступом із передачею повноваження. Завдяки цьому, не допускається ймовірність того, що дві або більше систем будуть вести передачу даних, заважаючи один одному.

Загальна ланка кільця може складатися з одного кільцевого каналу, наприклад, кільцевої тактованої мережі. Однак тоді кільце має досить низьку надійність. У разі обриву каналу або його несправності у будь-якій точці ланки припиняє роботу вся мережа. Щоб уникнути цього застосовують різні модифікації циклічногокільця.

1. Кільце з перемикаючими концентраторами – кільцева мережу, представлене у вигляді однієї чи групи взаємозалежних зірок.

інформаційні

Завданням перемикаючого концентратора є забезпечення надійності роботи циклічного кільця. Для цього концентратор з'єднує дуги один з одним таким чином, щоб була створена у сенсі топології зіркоподібна мережа. В результаті утворюється єдине кільце, що проходить через усі блоки доступу (Б).

канали

У разі несправності в дузі чи абонентській системі концентратор відключає з кільця відповідну дугу. Завдяки цьому решта кільця продовжує нормальну роботу. Залежно потреби у мережі встановлюється чи кілька концентраторів.

Складне кільце може мати не тільки кілька перемикаючих концентраторів, але також містити ретрансляційні системи. Останні з'єднують обручку з іншими комунікаційними мережами.

Перемикаючий концентратор може бути пасивним, так і активним. У першому випадку концентратор містить лише електронні реле, що виводять дуги з кільця. Активний концентратор, крім цього, має логічні елементи, здатні виявляти і обходити несправності, що виникають.

2. Подвійне кільце - кільцева мережа, утворена двома кільцевими каналами.

Подвійне кільце складається з двох загальних ланок, блоків доступу (Б) та абонентських ланок. Обидві загальні ланки проходять крізь блоки доступу і в нормальному режимі роботи працюють паралельно, передаючи сигнали в різні боки. Абонентські системи та адміністративні системи підключаються до обох загальних ланок.

При розриві однієї із загальних ланок, сигнали продовжують передаватися по іншому загальному ланці. У тих випадках, коли відбувається розрив обох загальних ланок,відповідний їх сегмент виходить з ладу. В цьому випадку дві загальні ланки перетворюються на одне кільце, а блоки доступу, що примикають до сегменту розриву, забезпечують розворот сигналів і передачу їх з одного розірваного загальної ланки в інше. На наведених нижче малюнках показана робота подвійного кільця у нормальному режимі та у разі розриву обох загальних ланок.

телекомунікаційні

інформаційні

Запропоновано кілька схем створення комплексних асоціацій, у яких групи різних на кшталт підмереж з'єднуються між собою асоціативними системами. Наприклад, на наведеному нижче малюнку зображено шість підмереж: частотні моноканали А, Б, В і три кільцеві підмережі. До асоціації підключено абонентські системи.

мережі

Мал. Група комунікаційних підмереж, об'єднаних частотними моноканалами

На наступному малюнку показана схема, в якій чотири кільця та група абонентських систем (А-З) з'єднані трьома моноканалами. Крім того, кільця 1, 2 можуть взаємодіяти один з одним безпосередньо. У результаті створюється інформаційна мережа, що спирається на сім комунікаційних підмереж.

інформаційні

Мал. Циклічні кільця, з'єднані групою моноканалів

Це метод доступу, розроблений фірмою Xerox у 1975 році, користується найбільшою популярністю. Він забезпечує високу швидкість передачі даних та надійність.

Для цього методу доступу використовується топологія "загальна шина". Тому повідомлення, що надсилається однією робочою станцією, приймається одночасно всіма іншими, підключеними до загальної шини. Та станція, якій призначено повідомлення, приймає його, інші ігнорують.

Метод доступу Ethernet є методом множинного доступу з прослуховуванням несучої та дозволом колізій (конфліктів) (CSMA/CD - Carier Sense MultipleAccess with Collision Detection).

Перед початком передачі робоча станція визначає, вільний канал чи зайнятий. Якщо канал є вільним, станція починає передачу.

Ethernet не виключає можливості одночасної передачі повідомлень двома чи кількома станціями. Апаратура автоматично розпізнає такі конфлікти, які називають колізіями. Після виявлення конфлікту станції затримують передачу деякий час. Цей час невеликий і для кожної станції свій. Після затримки передача поновлюється.

Реально конфлікти призводять до зменшення швидкодії мережі лише у тому випадку, якщо працює близько 80-100 станцій.

Цей стандарт розроблено фірмою IBM. Як передавальне середовище застосовується неекранована або екранована кручена пара (англ. UPT або SPT) або оптоволокно. Швидкість передачі 4 Мбіт/с або 16Мбіт/с. Як метод управління доступом станцій до передавальної середовищі використовується метод - маркерне кільце (англ. Token Ring). Основні положення цього методу:

  • пристрої підключаються до мережі з топології кільце;
  • всі пристрої, підключені до мережі, можуть передавати дані лише отримавши дозвіл на передачу (маркер);
  • у будь-який момент часу тільки одна станція в мережі має таке право.

В IBM Token Ring використовуються три основні типи пакетів:

  • пакет “управління/дані” (англ. Data/Command Frame);
  • пакет "маркер" (англ. Token);
  • пакет "скидання" (англ. Abort).

За допомогою такого пакета виконується передача даних або команд керування роботою мережі.

Станція може почати передачу даних тільки після отримання такого пакета, В одному кільці може бути лише один маркер і, відповідно, лише одна станція з правомпередачі даних.

Надсилання такого пакета викликає припинення будь-яких передач.

У мережі можна підключати комп'ютери з топології зірка чи кільце.

ArcNet (англ. Attached Resource Computer Network) - проста, недорога, надійна та досить гнучка архітектура локальної мережі. Розроблена корпорацією Datapoint у 1977 році. Згодом ліцензію на ArcNet придбала корпорація SMC (Standard Microsystems Corporation), яка стала основним розробником і виробником обладнання для мереж ArcNet. В якості передавального середовища використовуються кручена пара, коаксіальний кабель (RG-62) з хвильовим опором 93 Ом і оптоволоконний кабель. Швидкість передачі - 2,5 Мбіт/с, існує також розширена версія - ArcNetplus - підтримує передачу даних зі швидкістю 20 Мбіт/с. При підключенні пристроїв ArcNet застосовують топології шина і зірка. Метод управління доступом станцій до середовищі - маркерна шина (англ. Token Bus). Цей метод передбачає такі правила:

  • Всі пристрої, підключені до мережі, можуть передавати дані тільки отримавши дозвіл на передачу (маркер);
  • У будь-який момент часу тільки одна станція в мережі має таке право;
  • Дані, що передаються однією станцією, доступні для всіх станцій мережі.