Расширяемость и масштабируемость
Расширяемость – означает возможность сравнительно легкого добавления отдельных элементов сети (пользователей, компьютеров, приложений, служб), наращивания длины сегментов сети и замены существующей аппаратуры более мощной. Однако такая система имеет ограничение на число станций – их число не должно превышать 30-40. Хотя сеть допускает физическое подключение к сегменту и большего числа станций (до 100), но при этом чаще всего снижается производительность сети. Наличие такого ограничения и является признаком плохой масштабируемости системы при хорошей расширяемости.
Масштабируемость означает, что сеть позволяет наращивать количество узлов и протяженность связей в очень широких пределах, при этом производительность сети не ухудшается. Для обеспечения масштабируемости сети приходится применять дополнительное коммуникационное оборудование и специальным образом структурировать сеть.
Прозрачность
Прозрачность сети достигается в том случае, когда сеть представляется пользователям не как множество отдельных компьютеров, связанных между собой сложной системой кабелей, а как традиционная вычислительная машина с системой разделения времени.
Сеть должна скрывать все особенности операционных систем и различия в типах компьютеров.
Поддержка различных видов трафика
Особую сложность представляет совмещение в одной сети традиционного компьютерного и мультимедийного трафика. Передача исключительно мультимедийного трафика компьютерной сетью хотя и связана с определёнными сложностями, но вызывает меньшие трудности. А вот существование двух типов трафика с противоположными требованиями к качеству обслуживания является более сложной задачей. Наиболее универсальными являются сети на основе технологии АТМ, разработчики которой изначально учитывали случай сосуществования разных типов трафика в одной сети.
Управляемость
Управляемость сети в идеале подразумевает возможность централизованно контролировать состояние основных элементов сети, выявлять и разрешать проблемы, возникающие при работе сети, выполнять анализ производительности и планировать развитие сети. Средства управления сетями – это система, осуществляющая наблюдение, контроль и управление каждым элементом сети – от простейших до самых сложных устройств, при этом такая система рассматривает сеть как единое целое, а не как разрозненный набор отдельных устройств.
Совместимость
Совместимость или интегрируемость означает, что сеть способна включать в себя самое разнообразное программное и аппаратное обеспечение, то есть в ней могут сосуществовать различные операционные системы, поддерживающие разные стеки коммуникационных протоколов, и работать аппаратные средства и приложения от разных производителей. Сеть, состоящая из разнотипных элементов, называется неоднородной, если неоднородная сеть работает без проблем, то она является интегрированной. Основной путь построения интегрированных сетей – использование модулей, выполненных в соответствии с открытыми стандартами и спецификациями.
Тема 6. Основы передачи дискретных данных
Сети передачи данных
Сети передачи данных предназначены для оказания услуг по связи и передаче данных, различаются типами связи, каналами связи, средой реализации связи, скоростью передачи (пропускной способностью). Рассмотрим основные понятия из области коммуникационных сетей и систем.
Передача данных (ПД) – это вид электросвязи, обеспечивающий обмен сообщениями между прикладными процессами пользователей (ППП), удалённых ЭВМ с целью обработки вычислительными средствами.
Сеть ПД – это организованно-техническая структура, состоящая из узлов коммутации и каналов связи, соединяющих узлы связи между собой и с оконечным оборудованием, предназначена для передачи данных между удалёнными точками.
Служба ПД – это организационно-техническая структура, базирующаяся на сети данных или передачи данных, включая оконечное оборудование данных и предоставляющая пользователям услуги передачи данных.
К документальной электросвязи относятся все виды электросвязи (кроме телефонной и телевидения), предназначенные для передачи сообщений в виде документов (буквенно-цифровые тексты, чертежи, рисунки, фото).
Виды электросвязи делятся на две группы по методам передачи сообщений:
· кодовые (телеграфная связь и передача данных – ПД); при передаче производится символьное кодирование;
· факсимильные (передача изображений документов).
Телеграфная связь – традиционный метод передачи без специальных мер по повышению достоверности (без защиты от ошибок). Она обеспечивается по сетям: телефонной сети общего пользования (ОП), телеграфной и телексной (международной).
Скорость передачи сигналов:
· при телеграфной связи – 50-200 бит/с;
· при ПД – до 200 бит/с – низкоскоросная, до 9600 бит/с – среднескоростная, сотки килобод – высокоскоростная.
Типовые скорости ПД по телефонным каналам:
· коммутируемым – 300, 600, 1200 бит/с;
· выделенным – 2400, 4800 бит/с.
Линии связи
Система передачи – это совокупность технических средств, обеспечивающих образование линейного тракта, типовых групповых трактов и каналов передачи первичной сети. По способу передачи сигналов они могут быть с временным, частотным и другим разделением каналов, а по среде их распространения – проводными, радио и т.д.
На рис. 13. представлена обобщенная структурная схема автоматизированной системы передачи информации.
Источник и потребитель информации, в качестве которых могут быть ЭВМ, системы хранения информации, различного рода датчики и исполнительные устройства, а также отдельные пользователи, являющиеся абонентами системы передачи.
Передатчик преобразует поступающие от абонента сообщения в сигнал, передаваемый по каналу связи.
Приемник выполняет обратное преобразование сигнала в сообщение, поступающее абоненту.
 | |||
|
При передаче информации по КС на сигнал воздействует ряд помех, что может привести к несоответствию между передаваемым и получаемым сообщением, т.е. к недостоверной передаче информации.
Важнейшим параметром качества передачи информации является её пропускная способность.
Пропускная способность системы передачи информации – наибольшее теоретически достижимое количество информации, которое может быть передано по системе за единицу времени.
Скорость передачи дискретной информации по каналу связи измеряется в бодах. Один бод – это скорость передачи одного бита в секунду: 1 бод=1бит/с.
Виды каналов связи
Канал передачи – это комплекс технических средств и среды распространения, обеспечивающий передачу сигнала электросвязи в определенной полосе частот и с определённой скоростью передачи между сетевыми станциями и узлами, а также между ними и оконечным устройством первичной сети.
По физической природе каналы связи подразделяют на механические, используемые для передачи материальных носителей информации, акустические, оптические и электрические, передающие соответственно звуковые, световые и электрические сигналы.
Электрические и оптические каналы связи в зависимости от способа передачи сигналов можно подразделить на:
· проводные – используют для передачи сигналов физические проводники (электрические провода, кабели, светодиоды);
· беспроводные– используют для передачи сигналов электромагнитные волны (радиоканалы, инфракрасные каналы).
При обмене данными по каналам связи используются три метода передачи данных:
· симплексная (одноправленная) передача (телевидение, радио);
· полудуплексная (приём и передача информации осуществляется поочередно);
· дуплексная (двунаправленная) – каждая станция одновременно передает и принимает данные.
Каналы связи бывают также
· коммутируемые – создаются из отдельных участков (сегментов) только на время передачи по ним информации, по окончании передачи такой канал ликвидируется (разъединяется);
· некоммутируемые- создаются на длительное время и имеют постоянные характеристики по длине, пропускной способности, помехозащищенности.
Для передачи данных в информационных системах наиболее часто применяется последовательная передача. Широко используются следующие методы последовательной передачи: асинхронная и синхронная.
Асинхронная передача данных
При асинхронной передаче каждый символ передаётся отдельной посылкой (рис.14). Стартовые биты предупреждают приёмник о начале передачи. Затем передаётся символ. Для определения достоверности передачи используется бит чётности (бит чётности равен 1, если количество единиц в символе не нечётно, и 0, в противном случае). Последний бит («Стоп-бит») сигнализирует об окончании передачи.
Преимущества: несложная отработанная система; недорогое (по сравнению с синхронным) интерфейсное оборудование.
Недостатки: третья часть пропускной способности теряется на передачу служебных битов (старт/стоповых и бита чётности); невысокая скорость передачи по сравнению с синхронной; при множественной ошибке с помощью бита чётности не возможно определить достоверность полученной информации.
Асинхронная передача используется в системах, где обмен данными происходит время от времени и не требуется высокая скорость передачи данных. Некоторые системы используют бит чётности как символьный бит, а контроль информации выполняется на уровне протоколов обмена данными.
| Асинхронная передача данных | ||||||||||||
| ## | ||||||||||||
 | ||||||||||||
| Два стартовых бита | Передаваемый символ | Бит чётности | Стоповый бит | |||||||||
| Синхронная передача данных | ||||||||||||
| ## | ||||||||||||
 | ||||||||||||
| Биты синхронизации | Поле данных (передаваемые символы) | Код обнаружения ошибки | Символ окончания передачи | |||||||||
| Рис. 14. Асинхронная и синхронная передача данных |
Синхронная передача данных
При использовании синхронного метода данные передаются блоками. Для синхронизации работы приёмника и передатчика в начале блока передаются биты синхронизации. Затем передаются данные, код обнаружения ошибки и символ окончания передачи. При синхронной передаче данные могут передаваться и как символы, и как поток битов. В качестве кода обнаружения ошибки обычно используется циклический избыточный код обнаружения ошибок (CRC –Cyclic Redundance Check). Он вычисляется по содержимому поля данных и позволяет однозначно определить достоверность принятой информации.
Преимущества: высокая эффективность передачи данных; высокие скорости передачи данных; надежный встроенный механизм обнаружения ошибок.
Недостатки: интерфейсное оборудование более сложное и, соответственно, более дорогое.
Каналу передачи присваивается название «аналоговый» или «цифровой», в зависимости от методов передачи сигналов электросвязи. Если на разных участках канала применяется и тот и другой методы, канал передачи называется смешанным.
Широко используемые в автоматизированных системах обработки информации и управления электрические проводные каналы связи различают по пропускной способности:
· низкоскоростные, скорость передачи информации, в которых от 50 до 200 бит/с. Это телеграфные каналы, как коммутируемые (абонентский телеграф), так и некоммутируемые;
· среднескоростные, использующие аналоговые (телефонные) каналы связи. Скорость передачи в них от 200 до 9600 бит/с, а в новых стандартах V.32 V.34. Международного комитета по телеграфии и телефонии от 14400 до 56000 бит/с.
· высокоскоростные (широкополосные), обеспечивающие скорость передачи информации свыше 56000 бит/с.