Физический уровень технологии FDDI
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования
«Забайкальский государственный университет»
(ФГБОУ ВО «ЗабГУ»)
Факультет: Технологии, транспорта и связи
Кафедра: «Физики и техники связи»
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
по дисциплине: « Сетевые технологии в инфокоммуникациях »
Вариант № 4
Шифр: 153254
Выполнил ст. гр. ТКвз-15
(группа)
Сиразеев Р.Р.
(фамилия, инициалы)
Проверил: Доцент кафедры физики и
техники связи Таланов С.Б.
(должность, ученая степень, звание, фамилия, инициалы)
Чита
2019
СОДЕРЖАНИЕ
| Введение………………………………………………………………………....3 |
| 1 Канал связи…………………………………………………………………….4 |
| 2 Сети связи……………………………………………………………………....8 |
| 3 Характеристики систем OSI…………………………………………………12 |
| 3.2 Bluetooth……………………………………………………………………18 |
| 3.1 Промышленный Ethernet………………………………………………….14 |
| 4 Сети FDDI……………………………………………………………………..22 |
| 4.1 Канальный уровень………………………………………………………..25 |
| 4.2 Физический уровень технологии FDDI…………………………………..28 |
| Заключение………………………………………………………………………32 |
| Список использованных источников…………………………………………33 |
ВВЕДЕНИЕ
|
|
|
Связь всегда имела большое значение для человечества. Когда встречаются два человека, для общения им достаточно голоса, но при увеличении расстояния между ними возникает потребность в специальных инструментах. Когда в 1876 году Александр Грэхем Белл изобрел телефон, был сделан значительный шаг, позволивший общаться двум людям, однако для этого им необходимо было находиться рядом со стационарно установленным телефонным аппаратом.
Более ста лет проводные линии были единственной возможностью организации телефонной связи для большинства людей. Системы радиосвязи, не зависящие от проводов для организации доступа к сети, были разработаны для специальных целей (например, армия, полиция, морской флот и замкнутые сети автомобильной радиосвязи), и, в конце концов, появились системы, позволившие людям общаться по телефону, используя радиосвязь. Эти системы предназначались главным образом для людей, ездивших на машинах, и стали известны как телефонные системы подвижной связи.
|
|
|
Вначале 1980-хгодов во многих Европейских странах начался быстрый рост телефонных систем подвижной связи первого поколения (1G), основанных на аналоговой технологии. В каждой стране была разработана собственная система, несовместимая с остальными с точки зрения оборудования и функционирования. Это привело к тому, что возникла необходимость в создании общей европейской системы подвижной связи с высокой пропускной способностью и зоной покрытия всей европейской территории.
И, наконец, использование современной цифровой технологии должно было привести к уменьшению габаритов портативных устройств и улучшению функциональных возможностей и качества.
Канал связи
Канал связи - система технических средств и среда распространения сигналов для передачи сообщений (не только данных) от источника к получателю (и наоборот). Канал связи, понимаемый в узком смысле (тракт связи), представляет только физическую среду распространения сигналов, например, физическую линию связи.
|
|
|
Канал связи предназначен для передачи сигналов между удаленными устройствами. Сигналы несут информацию, предназначенную для представления пользователю (человеку), либо для использования прикладными программами ЭВМ. Канал связи включает следующие компоненты:
- передающее устройство;
- приемное устройство;
- среду передачи различной физической природы.
Формируемый передатчиком сигнал, несущий информацию, после прохождения через среду передачи поступает на вход приемного устройства. Далее информация выделяется из сигнала и передается потребителю. Физическая природа сигнала выбирается таким образом, чтобы он мог распространяться через среду передачи с минимальным ослаблением и искажениями. Канал необходим в качестве переносчика информации, сам он информации не несет.
Рисунок 1- Канала связи
Классификация каналов связи.
Классификация №1: Существует множество видов каналов связи, среди которых наиболее часто выделяют каналы проводной связи (воздушные, кабельные, световодные и др.) и каналы радиосвязи (тропосферные, спутниковые и др.). Такие каналы в свою очередь принято квалифицировать на основе характеристик входного и выходного сигналов, а также по изменению характеристик сигналов в зависимости от таких явлений, происходящих в канале, как замирания и затухание сигналов.
|
|
|
По типу среды распространения каналы связи делятся на:
- проводные;
- акустические;
- оптические;
- инфракрасные;
- радиоканалы.
Каналы связи также классифицируют на:
- непрерывные (на входе и выходе канала - непрерывные сигналы),
дискретные или цифровые (на входе и выходе канала - дискретные сигналы),
- непрерывно-дискретные (на входе канала-непрерывные сигналы, а на выходе-дискретные сигналы),
- дискретно-непрерывные (на входе канала-дискретные сигналы, а на выходе-непрерывные сигналы). Каналы могут быть как линейными и нелинейными, временными и пространственно-временными.
Возможна классификация каналов связи по диапазону частот. Системы передачи информации бывают одноканальные и многоканальные. Тип системы определяется каналом связи. Если система связи построена на однотипных каналах связи, то ее название определяется типовым названием каналов. В противном случае используется детализация классификационных признаков.
Классификация №2 (более подробная): Классификация по диапазону используемых частот.
Таблица 1
| Километровые (ДВ) 1 | 10 км, 30 | 300 кГц; |
| Гектометровые (СВ) 100 | 1000 м, 300 | 3000 кГц; |
| Декаметровые (КВ) 10 | 100 м, 3 | 30 МГц; |
| Метровые (МВ) 1 | 10 м, 30 | 300 МГц; |
| Дециметровые (ДМВ) 10 | 100 см, 300 | 3000 МГц; |
| Сантиметровые (СМВ) 1 | 10 см, 3 | 30 ГГц; |
| Миллиметровые (ММВ) 1 | 10 мм, 30 | 300 ГГц; |
| Децимилимитровые (ДММВ) 0,1 | 1 мм, 300 | 3000 ГГц. |
По направленности линий связи направленные (используются различные проводники): коаксиальные, витые пары на основе медных проводников, волоконно-оптические, ненаправленные (радиолинии), прямой видимости, тропосферные, ионосферные космические радиорелейные (ретрансляция на дециметровых и более коротких радиоволнах).
По виду передаваемых сообщений: телеграфные; телефонные; передачи данных - факсимильные. По виду сигналов: аналоговые, цифровые, импульсные.
По виду модуляции (манипуляции) в аналоговых системах связи: с амплитудной модуляцией, с однополосной модуляцией, с частотной модуляцией. В цифровых системах связи: с амплитудной манипуляцией, с частотной манипуляцией, с фазовой манипуляцией, с относительной фазовой манипуляцией, с тональной манипуляцией (единичные элементы манипулируют под несущим колебанием (тоном), после чего осуществляется манипуляция на более высокой частоте).
По значению базы радиосигнала широкополосные (B1), узкополосные (B»1).
По количеству одновременно передаваемых сообщений одноканальные, многоканальные (частотное, временное, кодовое разделение каналов). По направлению обмена сообщений односторонние, двусторонние.
По порядку обмена сообщения симплексная связь -- двусторонняя радиосвязь, при которой передача и прием каждой радиостанции осуществляется поочередно, дуплексная связь - передача и прием осуществляется одновременно (наиболее оперативная), полудуплексная связь относится к симплексной, в которой предусматривается автоматический переход с передачи на прием и возможность переспроса корреспондента. По способам защиты передаваемой информации открытая связь, закрытая связь (засекреченная). По степени автоматизации обмена информацией неавтоматизированные - управление радиостанцией и обмен сообщениями выполняется оператором, автоматизированные вручную осуществляется только ввод информации, автоматические процесс обмена сообщениями выполняется между автоматическим устройством и ЭВМ без участия оператора.
По направлению передачи - симплексные (передача только в одном направлении), полудуплексные (передача поочередно в обоих направлениях), дуплексные (передача одновременно в обоих направлениях). По характеру линии связи механические, гидравлические, акустические, электрические (проводные), радио (беспроводные), оптические.
По характеру сигналов на входе и выходе канала связи - аналоговые (непрерывные) - дискретные по времени - дискретные по уровню сигнала - цифровые (дискретные и по времени и по уровню).
По числу каналов на одну линию связи одноканальные многоканальные.
Рисунок 2 - Классификация линий связи
Сети связи
Классификация сетей электросвязи по существенным признакам позволяет определить место каждой сети в системе электросвязи РФ, выявить свойства сетей с разных точек зрения на основе системного подхода, оценить роль и значение каждой сети в процессе информатизации общества и экономике страны. Это даст возможность сопоставлять сети между собой, разрабатывать требования к сетям и создавать сети с заданными характеристиками .
По виду передаваемой информации сети делятся на телефонные, телеграфные, передачи данных, компьютерные сети, сигнальные сети . По категории сети делятся: на сети общего пользования, выделенные сети технологические и сети специального назначения.
Рисунок 3 - Категории сетей ЕСЭ РФ
Единая сеть электросвязи РФ состоит из расположенных на территории Российской Федерации сетей электросвязи следующих категорий:
· сеть связи общего пользования;
· технологические сети связи;
· выделенные сети связи;
· сети связи специального назначения.
Сеть связи общего пользования (ССОП) предназначена для возмездного оказания услуг электросвязи любому пользователю на территории РФ. Она включает в себя телефонные сети электросвязи, определяемые географически в пределах обслуживаемой территории и ресурса нумерации и не определяемые географически в пределах территории РФ и ресурса нумерации, а также сети, предназначенные для предоставления населению других услуг связи.
Сеть связи общего пользования представляет собой комплекс взаимодействующих сетей электросвязи, в том числе сетей связи для распределения программ радиовещания, телевизионного вещания и мультисервисные сети.
Сеть ССОП имеет присоединение к сетям связи общего пользования иностранных государств. Выделенные сети связи (ВСС). Являются сети связи, предназначенные для оказания услуг электрической связи ограниченному кругу пользователей или группам таких пользователей. ВСС могут взаимодействовать между собой. ВСС, как правило, не имеют присоединения к сети связи общего пользования, а также к ССОП иностранных государств.
Технологии и средства связи выделенных сетей связи, а также принципы их построения устанавливаются собственниками или иными владельцами этих сетей. Сеть ВСС может быть присоединена к ССОП с переводом в категорию сети связи общего пользования, если ВСС соответствует требованиям, установленным для ССОП.
При этом выделенный ресурс нумерации изымается и предоставляется ресурс нумерации из ресурса нумерации ССОП. Оказание услуг связи оператора-ми выделенных сетей связи осуществляется на основании соответствующих ли-цензий в пределах указанных в них территорий. Технологические сети связи (ТСС) предназначены для обеспечения производственной деятельности организаций, управления технологическими процессами в производстве.
Технологии и средства связи, применяемые для создания техно-логических сетей связи, а также принципы их построения устанавливаются собственниками или иными владельцами этих сетей. При наличии свободных ресурсов технологической сети связи часть этой сети может быть присоединена к сети ССОП с переводом в категорию ССОП для оказания платных услуг связи любому пользователю на основании соответствующей лицензии.
Такое присоединение допускается, если: часть технологической сети, предназначенной для присоединения к ССОП, может быть технически, или программно, или физически отделена собственником от технологической сети.
Присоединенная к ССОП часть технологической сети связи соответствует требованиям функционирования ССОП. Части ТСС, присоединенной к ССОП, выделяется ресурс нумерации из ресурса нумерации ССОП. Национальные сети ТСС могут быть присоединены к сетям ТСС иностранных государств для обеспечения единого технологического цикла.
Сети связи специального назначения (СССН) предназначены для нужд государственного управления, обороны страны, безопасности государства и обеспечения правопорядка. Эти сети не могут быть использованы для платного оказания услуг связи, если иное не предусмотрено законодательством РФ.
Выделенные, технологические и сети специального назначения объединены в категорию сетей ограниченного пользования (ОгП).
По территориальному признаку сети делятся на местные, внутризоновые, междугородные, международные, региональные, межрегиональные, магистральные. Указанный признак используется для первичных сетей, вторичных сетей, для сетей отдельных операторов и операторов межрегиональных компаний.
Признак принадлежности определяет собственника сети. Им может быть государство, частное лицо, акционерное общество, организации и отдельные предприятия. По организации каналов различают первичные и вторичные сети.
По сфере применения для предоставления услуг можно выделить телекоммуникационные и инфокоммуникационная сети.
Телекоммуникационная сеть состоит из линий и каналов связи, узлов и оконечных станций и предназначена для обеспечения электрической связью пользователей. Инфокоммуникационная сеть предназначена для обеспечения пользователей электрической связью и доступа к необходимой им информации.
По способу доставки сообщений различают сети с коммутацией каналов и сети с накоплением (сети с коммутацией сообщений и с коммутацией пакетов).
По уровню интеграции услуг сети делят на несколько классов: моносервисные, сети с низким уровнем интеграции, средним уровнем интеграции и мультисервисные сети, предоставляющие неограниченный объем услуг. К моносервисной сети относится телеграфная сеть. К сетям с низким уровнем интеграции можно отнести аналоговую телефонную сеть.
К сетям со средним уровнем интеграции услуг относится сеть N - ISDN, сеть мобильной связи 2G. Мультисервисная сеть это сеть нового поколения NGN. По форме передаваемых сигналов делят сети на аналоговые, аналогово-цифровые и цифровые. По способу распределения сообщений сети делятся: на коммутируемые, некоммутируемые, циркулярной связи.
По функциональному признаку различают сети доступа и транспортные сети. По мобильности абонентов можно выделить сети фиксированной и мобильной связи. Абоненты фиксированной связи имеют стационарные терминалы в отличие от абонентов сети мобильной связи.
По кодам нумерации сети делятся на сети географических (коды ABC) и негеографических(коды DEF) зон. Использование указанных кодов связано с созданием выделенных, в том числе мобильных сетей, на сети ЕСЭ РФ.
По типу используемой среды распространения сети разделяют: на проводные, радиосети и смешанные. В свою очередь, радиосети разделяются на сети наземные и спутниковые.
По объему предоставляемых услуг можно выделить сети, занимающие существенное положение (пропускают более 25% трафика и имеют более 25% монтированной емкости коммутации от общей емкости сети). Такой сети владеет доминирующий оператор связи.
Характеристики систем OSI
Modbus— коммуникационный протокол, основанный на клиент-серверной архитектуре. Разработан фирмой Modicon для использования в контроллерах с программируемой логикой (PLC). Стал стандартом де-факто в промышленности и широко применяется для организации связи промышленного электронного оборудования.
Использует для передачи данных последовательные линии связи RS-485, RS-422, RS-232, а также сети TCP/IP. В настоящее время поддерживается некоммерческой организацией Modbus-IDA.
ModBus – открытый протокол обмена данными в малых локальных сетях. Как правило, используется для передачи данных через интерфейсы RS-232, RS-485, RS-422, в сетях TCP/IP, UDP. Благодаря своей простоте и универсальности ModBus получил широкое распространение и стал де факто стандартом в малых распределенных вычислительных системах. Практически все современные контроллеры поддерживают работу в сетях ModBus.
В сети ModBus контроллеры, как правило, соединены по топологии «Общая шина». Взаимодействие контроллеров происходит в соответствии с моделью master-slave (ведущий-ведомый).
В сети есть главное устройство - ведущее. А также несколько подчиненных устройств – ведомые. Обмен может быть инициирован только ведущим устройством.
Транзакция (последовательность операций при обмене данными) состоит из запроса и ответа. Ведущее устройство может адресовать запрос любому ведомому контроллеру или инициировать широковещательное сообщение, для всех ведомых устройств одновременно.
Ведомое устройство, определив свой адрес в запросе, формирует ответ. В запросе от ведущего устройства обязательно содержится код функции, т.е. что надо делать. Также в зависимости от функции в запросе могут содержаться данные.
Существуют 3 варианта протокола ModBus:
· ModBus ASCII – текстовый протокол. В нем используются только ASCII символы. Каждый байт передается как два шестнадцатеричных символа;
· ModBus RTU – числовой протокол. Данные передаются в двоичном виде. Байт, передаваемый по сети это число протокола;
· ModBus TCP – протокол для передачи данных в TCP/IP сетях.
Промышленный Ethernet
Промышленный Ethernet появился более 30 лет назад. В настоящее время под Ethernet понимают семейство продуктов для локальных сетей, которые соответствуют стандарту IEEE 802.3. Промышленному применению стандарта долгое время мешал метод случайного доступа к сети, не гарантировавший доставку сообщения в короткое и заранее известное время. Однако это проблема была решена применением коммутаторов.
Доля Ethernet среди установленных промышленных сетей в 2000 году составляла 11%, в 2005 г. - уже 23% [Xi]. В настоящее время (с 2004 по 2009 год) рынок промышленного Ethernet растет со скоростью 51% в год [Prytz], он стал промышленным стандартом и имеется большой выбор оборудования, удовлетворяющего промышленным требованиям. Недостатком промышленного Ethernet является относительно высокая цена: Ethernet модули ввода-вывода в среднем в 2 раза дороже аналогичных Modbus-устройств.
Внедрению Ethernet в промышленность способствовали следующие его качества:
- высокая скорость передачи (до 10 Гбит/с) и соответствие требованиям жесткого реального времени при высоком быстродействии (например, при управлении движением);
- простота интеграции с Internet и Intranet, в том числе по протоколам прикладного уровня SNMP (Simple Network Management Protocol), FTP, MIME (Multipurpose Internet Mail Extensions), HTTP;
- простота интеграции с офисными сетями;
- наличие большого числа специалистов по обслуживанию Ethernet;
- по-настоящему открытые решения;
- возможность организации многомастерных сетей;
- неограниченные возможности по организации сетей самых разнообразных топологий;
- широкое применение в офисных сетях, что обеспечило экономическую эффективность технической поддержки стандарта со стороны международных организаций по стандартизации;
- появление недорогих коммутаторов, решивших проблему недетерминированности Ethernet.
Продвижением и технической поддержкой промышленного Ethernet занимается Industrial Ethernet Association (IEA, www.industrialethernet.com), которая была организована в 1999 году по инициативе шести компаний (Synergetic Micro Systems, Grayhill, HMS Fieldbus Systems, Hilscher, Contemporary Controls и Richard Hirschmann).
Существуют 4 стандартные скорости передачи данных в сетях Ethernet по оптоволоконному кабелю и витой паре проводов: 10 Мбит/с, 100 Мбит/с, 1 Гбит/с и 10 Гбит/с. Ethernet имеет несколько модификаций, структура наименований которых имеет следующий вид: скорость передачи «Base» дополнительные обозначения.
Скорость указывается цифрой в Мбит/с или в Гбит/с, в последнем случае к цифре добавляется буква G. Буквы после "Base" означают тип кабеля (T - "Twisted pair"- "витая пара", F - "Fiber optic" -"оптоволоконный", S - "Short wavelength optic" - "оптический коротковолновый", L - "Long wavelength" - "длинноволновый", C - "short Copper cable").
Символ "X" означает наличие блока кодирования на физическом уровне. В тексте стандарта IEEE 802.3-2005 [IEEE] приводится 44 варианта таких обозначений. Например, 10Base‑T означает спецификацию физического уровня для скорости 10 Мбит/с с методом доступа CSMA/CD и с использованием двух витых пар проводов; 100Base-FX - для скорости 100 Мбит/с, CSMA/CD с применением двух многомодовых оптических кабелей.
В промышленной автоматизации наибольшее распространение получили стандарты 10Base‑T и 100Base‑TX, а также 100Base‑FX, которые и будут рассмотрены ниже.
| Таблица 2 - Уровни модели OSI для сети Ethernet | ||||
| Номер уровня | OSI модель | Сеть Ethernet | Варианты реализации | |
| 7 | Прикладной | Прикладной | HTTP, FTP, SMTP, DNS | NFS, XDR, RPC |
| 6 | Уровень представления | |||
| 5 | Сеансовый | |||
| 4 | Транспортный | Транспортный | TCP | UDP |
| 3 | Сетевой | Интернет-протокол | IP | |
| 2 | Канальный (передачи данных) | LLC или другие клиенты MAC | Ethernet IEEE 802.3 | |
| MAC | ||||
| 1 | Физический | PHY | Витая пара, оптический кабель, коаксиальный кабель | |
Приведена типовая модель OSI для локальной сети LAN, в которой Ethernet, как стандарт IEEE 802.3, охватывает только физический и канальный уровень. На других уровнях в качестве примера представлены протоколы интернета. Здесь LLC - "Logical Link Control" ("управление логическими связями") - клиент подуровня MAC; MAC ("Medium Access Control") - подуровень управления доступом к линии передачи; PHY (от "PHYsical") - физический уровень (линия передачи). Уровни 1 и 2 Ethernet-протокола обычно воплощаются аппаратно, остальные - программно [A beginners].
Отличительные особенности. При использовании стандартного Ethernet время реакции сети часто превышает 100 мс. В локальных сегментах сети с малым количеством устройств оно снижается до 20 мс при использовании протокола TCP и до 10 мс - для UDP.
Использование прямой MAC - адресации в локальных сегментах сети может уменьшить время реакции до 1 мс [Fourteen]. Однако это время в Ethernet является случайной величиной. Поэтому основным отличием промышленного Ethernet от офисного является наличие коммутаторов, которые превращают Ethernet в сеть с детерминированным поведением.
Для промышленных применений не годятся кабели и разъемы, используемые в офисных сетях. Поэтому ряд производителей представляют на рынке разъемы RJ-45 со степенью защиты IP67 от воздействий окружающей среды.
Для повышения степени защиты системы управления от несанкционированного доступа магистральную сеть Industrial Ethernet отделяют от офисной.
Отличительными признаками промышленного Ethernet являются:
- отсутствие коллизий и детерминированность поведения благодаря применению коммутаторов;
- индустриальные климатические условия;
- устойчивость к вибрациям;
- отсутствие вентиляторов в оборудовании;
- повышенные требования к электромагнитной совместимости;
- компактность, крепление на ДИН-рейку;
- удобное подключение кабелей;
- диагностическая индикация на панели прибора;
- электропитание от источника напряжения в диапазоне от 10 до 30 В;
- возможность резервирования;
- разъемы и оборудование со степенью защиты до IP67;
- защита от электростатических зарядов, электромагнитных импульсов, от превышения напряжения питания;
- полнодуплексная передача.
Недостатком Ethernet является значительный уровень "накладных расходов" в протоколах TCP/IP, которые рассчитаны на пересылку данных больших объемов. Если же устройство пересылает всего 8 байт, что типично для АСУ ТП, то полезная информация в протоколе составляет всего 11%, поскольку каждый пакет TCP/IP содержится 68 байт служебной информации. Однако это часто можно скомпенсировать большой пропускной способностью сети.
Bluetooth
Bluetooth или блютуc ( переводится как синий зуб) — технология беспроводной передачи данных. Bluetooth обеспечивает обмен информацией между такими устройствами как персональные компьютеры (настольные, карманные, ноутбуки), мобильные телефоны, принтеры, цифровые фотоаппараты, мышки, клавиатуры, джойстики, наушники, гарнитуры на надёжной, недорогой, повсеместно доступной радиочастоте для ближней связи.
Bluetooth позволяет этим устройствам общаться, на расстоянии от 1 до 100 метров друг от друга (дальность сильно зависит от преград и помех), даже в разных помещениях.
Bluetooth» - это короткое загадочное слово в последнее время нам приходится слышать все чаще и чаще. В нескольких словах, это одна из технологий беспроводных сетей. Действительно, подобные технологии были и раньше, есть и сейчас, но ни одна из них не имела и не имеет такой мощной и всесторонней поддержки - и ни про одну из них столько не говорилось и не говорится. Попробуем разобраться, что это такое.
С другой стороны, устройства непрерывно обмениваются данными по низкочастотным низкочастотным радиочастотам. Радиочастоты легко проходят через стены, а их низкая мощность помогает снизить вероятность помех от других технологий, которые используют радиоволны, например, интернет-маршрутизаторы или пульт телевизора. Технология помогает подключать и объединять различные устройства, технология названа в честь датского короля Харальда Балланта или «Голубого зуба» Харальда Дански, который объединил воюющие части Норвегии, Швеции и Дании в 10 веке.
Убедитесь, что на вашем мобильном телефоне активировано подключение к Интернету. Обратите внимание, что разные операционные системы могут не поддерживать все типы соединений. Bluetooth - это технология передачи данных на короткую дистанцию, призванная заменить соединение сотового телефона, мобильного компьютера и других периферийных устройств между собой с помощью проводов на более удобное соединение по радиоканалу.
Главная задача - обеспечение экономичной (с точки зрения потребляемого тока) и дешевой радиосвязи между различными типами электронных устройств. Затем вы можете закрыть приложение, так как вам больше не нужно будет работать с вашим устройством.
Инфракрасная технология используется в течение длительного времени и находится в большом количестве устройств. Для передачи информации между двумя устройствами она использует частоту электромагнитного спектра чуть ниже красного света. Массивное проникновение этого стандарта связано с доступной технологией процесса и простой интеграцией инфракрасного излучения в устройства.
На самом деле его имя - Гаральд Гормс, однако чаще его называли прозвищем, вошедшим в английские летописи как Bluetooth - «Синезубый». На староскандинавском его имя звучало как «Bletand» и не имело ничего общего с синими зубами. А означало оно что-то вроде «чернявый», поскольку Гаральд имел весьма нетипичную для викингов-скандинавов смуглую кожу, черные волосы («bla» в переводе означает «темнокожий») и могучее телосложение (словом «tan» называли высокого хорошо сложенного человека).
Вероятно, английские летописцы не захотели ломать язык и придумали королю более простое прозвище. Однако инфракрасный спектр имеет некоторые недостатки. Прежде всего, есть небольшое расстояние, которое два устройства должны размещать так, чтобы они могли быть подключены. Во-вторых, устройства должны быть обращены друг к другу.
Для того, чтобы соединение имело место, пользователь должен направить инфракрасный порт на свой телефон, например, непосредственно против инфракрасного порта устройства, с которым он хочет обмениваться информацией. Именно эти две функции делают инфракрасный порт непригодным для использования в некоторых ситуациях, но если вы хотите перенести файлы со своего телефона на свой ноутбук, он будет выполнять свою работу.
Рождение звезды Первая концепция технологии Bluetooth появилась в небольшом городке Швеции Лунде, в 1994 году, и компания Ericsson решила воздвигнуть там новый камень (своеобразный ритуал) в память о великом человеке. Надпись на этом памятнике гласит (в оригинале - на древнескандинавском языке): «Компания Ericsson Mobile Communications АВ установила этот камень в честь Гаральда Блютуса, который дал свое имя новой беспроводной технологии для мобильных коммуникаций». Однако ограничения также играют определенную роль в определенном смысле.
Соблюдение требования о прямой видимости приводит к отсутствию каких-либо помех при передаче информации. Сопряженные устройства имеют право использовать выбранные профили между ними. После первоначального спаривания во время повторной обработки не требуется. Каждое устройство имеет другой профиль, причем одно устройство имеет несколько профилей. Каждая учетная запись идентифицирует ресурс или информацию, которую может предоставить устройство.
Например, у принтера есть профиль печати, но для голосовой связи нет никого. Далее, в начале 1998 года, пять крупных компаний - Ericsson, Nokia, IBM, Intel и Toshiba - объединились, чтобы начать работу над созданием новой технологии беспроводной связи Bluetooth. 20 мая этого же года для дальнейшего продвижения новой технологии на телекоммуникационном рынке была сформирована специальная рабочая группа (Special Interest Group - SIG).
Основополагающий принцип построения сетей на базе Bluetooth - метод расширения спектра при скачкообразном изменении частоты (FHSS - Frequency Hopping Spread Spectrum). Вкратце это можно объяснить так: передатчик разбивает данные на пакеты и передает их по псевдослучайному алгоритму, при котором несущая частота (шаблон) меняется 1600 раз в секунду и принимает значение одной из 79 подчастот.
Основным структурным элементом сети Bluetooth является так называемая «пикосеть» (Piconet) - совокупность от двух до восьми устройств, работающих на одном и том же шаблоне. В каждой пикосети одно устройство работает как мастер (главное устройство, по аналогии с сервером), а остальные как slave (управляемые).
Мастер синхронизирует частоту и ее изменения для всех остальных slave-устройств его пикосети. Для распознавания любого устройства в сети выделяется уникальный трехразрядный адрес. В случае необходимости любое управляемое устройство в Piconet может стать управляющим, поменявшись ролью со старым лидером.
Несколько независимых и даже не синхронизированных между собой пикосетей (до 10), между которыми возможен обмен информацией, могут объединяться в так называемую большую сеть Scatternel. Для этого каждая пара пикосетей должна иметь как минимум одно общее устройство, которое будет главным в одной и подчиняемым в другой.
Таким образом, в пределах отдельной Scatternet может быть одновременно связано максимум 71 устройство. Теоретически этого было бы достаточно для более требовательных слушателей, но практика приносит массу неприятных сюрпризов. Для достижения этой скорости устройство должно иметь хорошее соединение, но у вас нет гарантии, что производитель не будет искусственно ограничивать границу по какой-либо причине. И, вероятно, нет смысла говорить, что если два разных устройства объединяются, скорость более слабых будет автоматически использоваться.
Интерфейс Bluetooth позволяет передавать как голос, так и данные. Голос идет по трем аудиоканалам, со скоростью 64 Кбит/с в каждом. Скорость передачи данных составляет порядка 720 Кбит/с в асимметричном и 420 Кбит/с в полностью симметричном, или полнодуплексном (двустороннем) режиме. Технология Bluetooth может работать на сравнительно небольших расстояниях.
4 Сети FDDI
В виду того, что стандарт FDDIприменяется в основном при построении магистралей, в этом разделе будут уделено определенное внимание таким понятияммост(bridge)имаршрутизатор(router). Кроме того, для понимания общей концепции ЛВС ниже упомянуто более расширено и проконцентратор(hub).
Сеть FDDI представляет собой волоконно-оптическое маркерное кольцо со скоростью передачи данных 100 Мбит/сек.
Стандарт FDDI был разработан комитетом X3T9.5 Американского национального института стандартизации (ANSI). Сети FDDI поддерживается всеми ведущими производителями сетевого оборудования. В настоящее время комитет ANSI X3T9.5 переименован в X3T12.
Использование в качестве среды распространения волоконной оптики позволяет существенно расширить полосу пропускания кабеля и увеличить расстояния между сетевыми устройствами.
Сравним пропускную способность сетей FDDI и Ethernet при многопользовательском доступе. Допустимый уровень утилизации сети Ethernet лежит в пределах 35% (3.5 Мбит/сек) от максимальной пропускной способности (10 Мбит/сек), в противном случае вероятность возникновения коллизий становится не слишком высокой и пропускная способность кабеля резко снизится. Для сетей FDDI допустимая утилизация может достигать 90-95% (90-95 Мбит/сек). Таким образом, пропускная способность FDDI приблизительно в 25 раз выше.
Детерминированная природа протокола FDDI (возможность предсказания максимальной задержки при передаче пакета по сети и возможность обеспечить гарантированную полосу пропускания для каждой из станций) делает его идеальным для использования в сетевых АСУ ТП реального времени и в приложениях, критичных ко времени передачи информации (например для передачи видео и звуковой информации).
Многие из своих ключевых свойств FDDI унаследовала от сетей Token Ring. Прежде всего – это кольцевая топология и маркерный метод доступа к среде.
Однако FDDI имеет и ряд принципиальных отличий от Token Ring, делающий ее более скоростным протоколом. Например, изменен алгоритм модуляции данных на физическом уровне. Token Ring использует схему манчестерского кодирования, требующую удвоения полосы передаваемого сигнала относительно передаваемых данных.
В FDDI реализован алгоритм кодирования "пять из четырех" – 4В/5В, обеспечивающий передачу четырех информационных бит пятью передаваемыми битами. При передаче 100 Мбит информации в секунду физически в сеть транслируется 125 Мбит/сек, вместо 200 Мбит/сек, что потребовалось бы при использовании манчестерского кодирования.
Оптимизировано и управление доступа к среде. В Token Ring оно основано на побитовой основе, а в FDDI на параллельной обработке группы из четырех или восьми передаваемых битов. Это снижает требования к быстродействию оборудования.
Физически кольцо FDDI образовано волоконно-оптическим кабелем с двумя светопроводящими волокнами. Одно из них образует первичное кольцо (primary ring), является основным и используется для циркуляции маркеров данных. Второе волокно образует вторичное кольцо (secondary ring), является резервным и в нормальном режиме не используется.
Станции, подключенные к сети FDDI, подразделяются на две категории:
1) станции класса А имеют физические подключения к первичному и вторичному кольцам (Dual Attached Station – двукратно подключенная станция);
2) станции класса Bимеют подключение только к первичному кольцу (Single Attached Station – однократно подключенная станция) и подключается только через специальные устройства, называемые концентраторами.
Порты сетевых устройств, подключаемых к сети FDDI, классифицируются на 4 категории: А порты, В порты, М порты и S порты. Портом А называется порт, принимающий данные из первичного кольца и передающий их во вторичное кольцо. Порт В – это порт, принимающий данные из вторичного кольца и передающий их в первичное кольцо. М (Master) и S (Slave) порт передают и принимают данные с одного и того же кольца. М порт используется на концентраторе для подключения Single Attached Station через S порт.
Стандарт X3T9.5 имеет ряд ограничений. Общая длина двойного волоконно-оптического кольца – до 100 км. К кольцу можно подключить до 500 станций класса А. Расстояние между узлами при использовании многомодового волоконно-оптического кабеля – до 2 км, а при использовании одномодового кабеля определяется в основном параметрами волокна и приемо-передающего оборудования (может достигать 60 и более км).
Канальный уровень
Канальный уровень технологии fddi. Особенности метода доступа fddi.
Итак, мы с вами уже отметили, что технология FDDI во многое взяла за основу от технологии Token Ring, развивая и совершенствуя ее идеи. Разработчики технологии FDDI ставили перед собой в качестве наиболее приоритетных следующие цели:
- во-первых, - повысить битовую скорость передачи данных до 100 Мбит/с;
- во-вторых, - повысить отказоустойчивость сети за счет стандартных процедур восстановления ее после отказов различного рода - повреждения кабеля, некорректной работы узла, концентратора, возникновения высокого уровня помех на линии и т. п.;
- а также, максимально эффективно использовать потенциальную пропускную способность сети как для асинхронного, так и для синхронного (чувствительного к задержкам) трафиков.
Сеть FDDI строится на основе двух оптоволоконных колец, которые образуют основной и резервный пути передачи данных между узлами сети.
Именно наличие двух колец - стало основным способом повышения отказоустойчивости в сети FDDI. Узлы, которые хотят воспользоваться этим повышенным потенциалом надежности, должны быть подключены к обоим кольцам. Сейчас мы рассмотрим эту особенность построения сети.
В нормальном режиме работы сети данные проходят через все узлы и все участки кабеля только первичного (Primary)кольца. Этот режим назван режимом Thru - "сквозным" или "транзитным" . Вторичное кольцо (Secondary) в этом режиме не используется.
В случае какого-либо вида отказа, когда часть первичного кольца не может передавать данные (например, обрыв кабеля или отказ узла), первичное кольцо объединяется со вторичным вновь образуя единое кольцо.
Этот режим работы сети называется Wrap, то есть "свертывание" или "сворачивание" колец.
Операция свертывания производится средствами концентраторов и/или сетевых адаптеров технологии FDDI.
Для упрощения этой процедуры данные по первичному кольцу всегда передаются в одном направлении (на диаграммах это направление изображается против часовой стрелки), а по вторичному - в обратном (изображается по часовой стрелке). Поэтому при образовании общего кольца из двух колец передатчики станций по-прежнему остаются подключенными к приемникам соседних станций, что позволяет правильно передавать и принимать информацию соседними станциями.
Кольца в сетях FDDI, как и в сетях 802.5 рассматриваются как общая разделяемая среда передачи данных, для нее определен метод доступа, очень близок к методу доступа сетей Token Ring и также называется методом маркерного кольца - token ring.
Станция может начать передачу своих собственных кадров данных только в том случае, если она получила от предыдущей станции специальный кадр - маркер (его еще обычно называют токен) доступа. После этого она может передавать свои кадры, если они у нее имеются, в течение времени, называемого временем удержания токена - Token Holding Time (THT) .
После истечения времени THT станция обязана завершить передачу своего очередного кадра и передать маркер доступа следующей станции. Если же в момент принятия маркера у станции нет кадров для передачи по сети, то она немедленно транслирует маркер следующей станции. В сети FDDI у каждой станции есть предшествующий сосед (upstream neighbor) и последующий сосед (downstream neighbor), определяемые ее физическими связями и направлением передачи информации.
Каждая станция в сети постоянно принимает передаваемые ей предшествующим соседом кадры и анализирует их адрес назначения. Если адрес назначения не совпадает с ее собственным, то она транслирует кадр своему последующему соседу. Нужно отметить, что, если станция захватила маркер и передает свои собственные кадры, то на протяжении этого периода времени она не транслирует приходящие кадры, а удаляет их из сети.
Если же адрес кадра совпадает с адресом станции, то она копирует кадр в свой внутренний буфер, проверяет его корректность (в основном по контрольной сумме), передает его поле данных для последующей обработки протоколу лежащего выше над FDDI уровня (например, IP), а затем передает исходный кадр по сети последующей станции. В передаваемом в сеть кадре (также как и у кадра Token Ring) станция назначения отмечает три признака: распознавания адреса, копирования кадра и отсутствия или наличия в нем ошибок.
После этого кадр продолжает путешествовать по сети, транслируясь каждым узлом. Станция, являющаяся источником кадра для сети, ответственна за то, чтобы удалить кадр из сети, после того, как он, совершив полный оборот, вновь дойдет до нее. При этом исходная станция проверяет признаки кадра, дошел ли он до станции назначения и не был ли при этом поврежден. Процесс восстановления информационных кадров не входит в обязанности протокола FDDI, этим должны заниматься протоколы более высоких уровней.
Cтруктура протоколов технологии FDDI в проекции на семиуровневую модель OSI определяет протокол физического уровня и протокол подуровня доступа к среде (MAC) канального уровня. Как и многие другие технологии локальных сетей, технология FDDI использует протокол 802.2 подуровня управления каналом данных (LLC), определенный в стандартах IEEE 802.2 и ISO 8802.2. FDDI использует первый тип процедур LLC, при котором узлы работают в дейтаграммном режиме - без установления соединений и без восстановления потерянных или поврежденных кадров.
Физический уровень технологии FDDI
В технологии FDDI для передачи световых сигналов по оптическим волокнам реализовано логическое кодирование 4В/5В в сочетании с физическим кодированием NRZI. Эта схема приводит к передаче по линии связи сигналов с тактовой частотой 125 МГц.
Так как из 32 комбинаций 5-битных символов для кодирования исходных 4-битных символов нужно только 16 комбинаций, то из оставшихся 16 выбрано несколько кодов, которые используются как служебные.
Самый важный служебный символ - Idle - простой, который постоянно передается между портами в течение пауз между передачей кадров данных.
За счет этого символа станции и концентраторы сети FDDI имеют постоянную информацию о состоянии физических соединений своих портов. В случае отсутствия потока символов Idle фиксируется отказ физической связи и производится реконфигурация внутреннего пути концентратора или станции, если это возможно.
При первоначальном соединении кабелем двух узлов их порты сначала выполняют процедуру установления физического соединения.
В этой процедуре используются последовательности служебных символов кода 4В/5В, с помощью которых создается некоторый язык команд физического уровня. Эти команды позволяют портам выяснить друг у друга типы портов (А, В, М или S) и решить, корректно ли данное соединение (например, соединение S-S является некорректным и т. п.).
Если соединение корректно, то далее выполняется тест качества канала при передаче символов кодов 4В/5В, а затем проверяется работоспособность уровня MAC соединенных устройств путем передачи нескольких кадров MAC.
Если все тесты прошли успешно, то физическое соединение считается установленным. Работу по установлению физического соединения контролирует протокол управления станцией SMT.
Технология FDDI в настоящее время поддерживает волоконно-оптический кабель и неэкранированную витую пару категории 5, которая начала использоваться совсем недавно.
Оптоволоконный интерфейс спецификации FDDI определяет:
- использование в качестве основной физической среды многомодового волоконно-оптического кабеля 62,5/125 мкм;
- требования к мощности оптических сигналов и максимальному затуханию между узлами сети;
- для стандартного многомодового кабеля эти требования приводят к предельному расстоянию между узлами в 2 км, а для одномодового кабеля расстояние увеличивается до 10-40 км в зависимости от качества кабеля;
- требования к оптическим обходным переключателям (optical bypass switches) и оптическим приемопередатчикам;
- требования к параметрам оптических разъемов MIC (Media Interface Connector) , их маркировку;
- использование для передачи света с длиной волны в 1300 нм;
- представление сигналов в оптических волокнах в соответствии с методом NRZI.
Использование витой пары категории 5 определяет возможность передачи данных между станциями по витой паре в соответствии с методом физического кодирования MLT-3.
Для получения равномерного по мощности спектра сигнала данные перед физическим кодированием проходят через скрэмблер. Максимальное расстояние между узлами в соответствии со в случае использования витой пары cat 5 равно 100 м.
Максимальная общая длина кольца FDDI составляет 100 километров, максимальное число станций с двойным подключением в кольце - 500.
Теперь, я предлагаю в виде некоторых таблиц сравнения представить более сгруппировано, основные отличия технологии FDDI, которая не является стандартом комитета IEEE (напоминаю FDDI - это стандарт ANSI), с его стандартными технологиями группы 802: Ethernet 802.3 и Token Ring 802.5.
Таблица 3 - Сравнение FDDI с технологиями Ethernet и Token Ring
| Характеристика | FDDI | EthernetToken Ring |
| Битовая скорость | 100 Мб/с | 10 Мб/с16 Мб/c |
| Топология | Двойное кольцо деревьев | Шина/звездаЗвезда/кольцо |
| Метод доступа | Доля от времени оборота токена | CSMA/CDПриоритетная система резервирования |
| Среда передачи данных | Многомодовое оптоволокно, неэкранированная витая пара | Толстый коаксиал, тонкий коаксиал, витая пара, оптоволокноЭкранированная и неэкранированная витая пара, оптоволокно |
| Максимальная длина сети (без мостов) | 200 км (100 км на кольцо) | 2500 м1000 м |
| Максимальное расстояние между узлами | 2 км (-11 dB потерь между узлами) | 2500 м 100 м |
| Максимальное количество узлов | 500 (1000 соединений) | 1024260 для экранированной витой пары, 72 для неэкранированной витой пары |
| Тактирование и восстановление после отказов | Распределенная реализация тактирования и восстановления после отказов | Не определены Активный монитор |
С технологией FDDI, она разрабатывалась для применения в ответственных участках сетей - на магистральных соединениях между крупными сетями, например сетями зданий, а также для подключения к сети высокопроизводительных серверов. Поэтому главным для разработчиков было обеспечить высокую скорость передачи данных, отказоустойчивость на уровне протокола и большие расстояния между узлами сети.
В результате технология FDDI получилась весьма качественной, но и весьма дорогой. Даже появление более дешевого варианта для витой пары не намного снизило стоимость подключения одного узла к сети FDDI.
В результате сетевые специалисты с начала 90-х годов стали искать пути создания сравнительно недорогих и в то же время высокоскоростных технологий, которые бы так же успешно работали на всех этажах корпоративной сети, как это делали в 80-е годы технологии Ethernet и Token Ring.
Сделаем несколько обобщающих выводов из нашего знакомства с основными особенностями технология FDDI:
1) FDDI первой использовала волоконно-оптический кабель в локальных сетях, а также работу на скорости 100 Мбит/с.
2) существует значительная "схожесть" между технологиями Token Ring и FDDI: для обеих характерны кольцевая топология и маркерный метод доступа.
3) технология FDDI является наиболее отказоустойчивой технологией локальных сетей. При однократных отказах кабельной системы или станции сеть, за счет "сворачивания" двойного кольца в одинарное, остается вполне работоспособной.
4) маркерный метод доступа FDDI работает по-разному для синхронных и асинхронных кадров (тип кадра определяет станция). Для передачи синхронного кадра станция всегда может захватить пришедший маркер на фиксированное время, для передачи асинхронного кадра станция может захватить маркер только в том случае, когда маркер выполнил оборот по кольцу достаточно быстро, что говорит об отсутствии перегрузок кольца.
5) в качестве физической среды технология FDDI использует волоконно-оптические кабели и UTP категории 5 (этот вариант физического уровня называется TP-PMD).
6) максимальное количество станций двойного подключения в кольце - 500, максимальный диаметр двойного кольца - 100 км. Максимальные расстояния между соседними узлами для многомодового кабеля равны 2 км, для витой пары UPT категории 5-100 м, а для одномодового оптоволокна зависят от его качества.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Сети передачи данных - сети, предназначенные для передачи информации как внутри различных систем инфраструктуры организации, так и между ними, а также с внешними системами. В работе представлена классификация сетей передачи данных.
Сети передачи данных могут быть телефонными и компьютерными, проводными, что означает соединение компьютеров с помощью кабелей, или беспроводными, в которых подключения выполняются посредством радиоволн, по воздуху. Развитие беспроводных сетей доступа идет в трех основных направлениях. Это спутниковые сети, наземные СВЧ-системы и сети персональной сотовой связи, которые позволяют обеспечить доступ мобильных пользователей.
Проводные сети передачи данных можно разделить на сети, использующие витую пару и телефонные провода, и сети, использующие оптико-волоконные кабели, к этой категории также следует отнести сети, в которых вместе с оптико-волоконными кабелями используются также и коаксиальные кабели.
Беспроводное соединение позволяет работать на компьютерах в любом месте дома без использования кабелей. Однако за свободу и мобильность беспроводной сети приходится платить: проводные сети работают немного быстрее. Тем не менее, большинству пользователей достаточно скорости беспроводной сети.
Дата добавления: 2019-02-26; просмотров: 251; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!