Различают физическую и логическую топологии сети. Физическая топология отображает расположение компьютеров, кабелей и других сетевых элементов, т.е. представляет собой наиболее общую структуру сети. Устройства глобальных сетей WAN, как правило, соединяются в кольцевые структуры или по схеме “точка - точка”. Наибольшее распространение в ЛВС получили топологии (рис.14.8): шина (bus), звезда (star), расширенная звезда (extended star), кольцо (ring), а также полносвязная топология, где все узлы связаны между собой (mesh topology) индивидуальными линиями.
При использовании базовых топологий bus, ring пользователи вынуждены делить линии связи между собой. Разделяемая (shared) линия или среда передачи данных снижает стоимость сети. Но в каждый момент времени линией может пользоваться только одна пара абонентов.
Рис.14.9 - Физическая топология сетей
Топология на основе шины (bus) характеризуется тем, что передачу данных в данный момент времени может вести только один узел. Ожидание своей очереди на передачу данных является недостатком топологии.
При выходе какого-то узла из строя вся остальная сеть будет функционировать без изменений. Другими достоинствами топологии являются экономное расходование кабеля, простота, надежность и легкость расширения сети.
Топология на основе звезды (star) требует применения центрального устройства – концентратора (hub). Выход из стоя одного узла не повлияет на работоспособность остальной сети. Сеть легко модифицируется путем подключения новых узлов. Из недостатков можно отметить уязвимость центра и увеличенный расход кабеля по сравнению с шинной топологией.
При использовании топологии по типу кольца (ring) сигналы передаются в одном направлении от узла к узлу. При выходе из стоя любого узла, прекращается функционирование всей сети.
Логическая топология сети определяет, как узлы общаются через среду. Наиболее известные логические топологии: широковещательная (broadcast)и маркерная (token passing). Использование широковещательной топологии определяет, что каждый узел посылает свои данные всем другим узлам сетевой среды. При этом не известно, какие станции функционируют. В таком режиме работает Ethernet.
Маркерная логическая топология использует электронный маркер (token), который последовательно передается каждому узлу. Узел, получивший маркер, может передавать данные в сеть. Если в узле нет данных для передачи, то он передает маркер следующему узлу и процесс повторяется. Топологию token passing используют сети - Token Ring and Fiber Distributed Data Interface (FDDI).
Физическая и логическая топологии сети могут быть одинаковыми или разными. Например, широко известная сетевая технология Ethernet может использовать концентраторы (hub) и кабель “витая пара”. Физическая топология на рис.14.10 представляет собой звезду, поскольку все компьютеры подключены к центральному устройству – концентратору (hub). Логическая же топология – шина, поскольку внутри концентратора все компьютеры подсоединены к общей магистрали.
Логическая топология сетевых технологий Token Ring и FDDI представляет собой кольцо, по которому передается маркер (token).В случае же применения концентратора физическая топология Token Ring будет представлять собой звезду.
Кольцевая логическая топология с передачей маркера (или метки) получила название token-passing. А логическая топология шина получила название широковещательной (broadcast).
Вопросы для самоконтроля
1. Что характеризует инкапсуляцию на канальном уровне? (выбрать два ответа)
2. Какие сети при передаче данных используют коммутацию каналов?
3. Что характеризует канальный уровень? (выбрать три ответа)
4. Название какого уровня имеется как в OSI, так и в TCP/IP модели, но имеет разные функции?
5. Какие топологии относятся к логическим?
6. Какие устройства функционируют на канальном уровне модели OSI?
7. Что описывает локальную сеть? (выбрать два ответа)
8. Какие существуют типы VPN?
9. Какие уровни моделей OSI и TCP/IP имеют одинаковые функции и различные названия? (выбрать два ответа)
10. Какие сети при передаче данных используют коммутацию пакетов?
11. Какие устройства функционируют на сетевом уровне модели OSI?
12. Какие сети при передаче данных используют технологиювиртуальных каналов?
13. Какие устройства функционируют на физическом уровне модели OSI?
14. На каком уровне модели OSI функционируют сетевые карты? (выбрать два ответа)
Заключение
Основное направление развития инфокоммуникационных систем и сетей – применение волоконно-оптических систем передачи (ВОСП). ВОСП – передача сообщений с помощью оптических волокон и сигналов. ВОСП и ВОЛС позволяют передавать различные сообщения практически на любые расстояния с наивысшими скоростями, создавать бортовые системы самолетов и кораблей и создавать глобальные телекоммуникационные сети.
ВОЛС предопределяют развитие радиоэлектроники, атомной энергетики, космоса и т.д.
В ВОСП передача сообщений осуществляется посредством световых волн от 0,1 мкм до 1мм. Диапазон длин волн, где обеспечиваются наилучшие условия распространения световых волн по ОВ, называется окном прозрачности.
Современная эра оптической связи началась с изобретения в 1958 г. первого лазера. Лазерное излучение имеет полосу пропускания 4700 ГГц, в которой можно разместить одновременно около миллиона телевизионных каналов.
Но использование лазерного излучения в открытом пространстве (открытые системы связи) требуют точность наведения антенн передатчика и приемника, имеют высокий уровень шумов, испытывают влияние характеристик атмосферы и низкую надежность. Поэтому они не нашли широкого применения.
Нужна была направляющая среда, т е. создание оптических волокон. Лазеры излучают энергию в области инфракрасного излучения, где затухание волокна составляет 20 дБ/км. Работы в направлении уменьшения затухания волокон привели к тому, что в 1979 году были разработаны волокна с потерями порядка 0,2 дБ/км.
Были созданы надежные полупроводниковые источники оптического излучения, и началось быстрое внедрение ВОЛС в телекоммуникациях.
Основные достоинства ВОЛС:
1. Расстояние между ретрансляторами до 150 км.
2. ОК с малыми габаритами, массой и высокой пропускной способностью.
3. Постоянное снижение стоимости производства ОК.
4. Высокая помехозащищенность от внешних помех.
5. Применение в неблагоприятных условиях (повышенные влажность и температурный режим), использование для подводных линий связи.
6. Надежная техника безопасности (безопасность во взрывоопасных средах, отсутствие искрения и короткого замыкания), полная электрическая безопасность изоляции.
Завершено создание Транссибирской оптической линии (ТСЛ), протяженностью около 17 тыс. км, которая проходит по всей стане и свяжет Восток и Запад страны со странами Европы, Азии и Америки. ТСЛ замыкает глобальное волоконно-оптическое кольцо цифровой связи, которое охватывает четыре континента – Европу, Азию, Америку и Австралию и три океана – Атлантический, Тихий и Индийский.
К концу ХХ века завершена прокладка трансатлантической ВОЛС протяженностью около 6000 км без ретрансляторов между Америкой и Европой. Эта линия использует волокна из тетрафторида циркония, имеющего затухание 0,01 дБ/км и из фторида бериллия с затуханием 0,005 дБ/км.
Перспективы развития беспроводных линий связи
Мобильная или подвижная радиосвязь означает связь между подвижными объектами, каждый из которых занимают относительно друг друга случайное положение. Термин подвижный объект применим к наземным объектам, судам, летательным аппаратам и спутникам связи.
Системы мобильной связи разделяют:
- профессиональные системы ПС;
- системы персонального вызова;
- системы беспроводных телефонов;
- системы сотовой связи общего пользования.
Персональные системы подвижной связи – создаются и развиваются в интересах государственных организаций и учреждений, коммерческих структур, скорой помощи, милиции и т.д. Они имеют радиальную структуру сети, обеспечивающую соединение подвижных объектов с абонентами телефонных сетей общего пользования. Такие системы называют транкинговыми, т. е. все абоненты имеют равный доступ к общему пучку каналов.
СПВ или пейджинга– обеспечивают одностороннюю передачу информации с отображением данных на дисплее получателя. Их разделяют на частные (ведомственные) и общего пользования.
Частные СПВ – передача сообщений на ограниченных территориях в интересах отдельных групп пользователей с пультов управления диспетчерами без взаимодействия с телефонной сетью общего пользования.
СПВ общего пользования осуществляет передачу сообщений в радиоканале с помощью телефонной сети общего пользования.
Основные преимущества радиопейджинга: широкая зона обслуживания, низкие тарифы, удобство пользования.
Системы беспроводных телефонов первоначально ориентированы на использование в условиях офисов и квартир. Позже они стали развиваться как системы общего пользования.
Все перечисленные системы радиосвязи являются радиальными, т. е. используют одну центральную радиостанцию со значительным радиусом действия (до 100 км). Недостаток такой системы – ограничение зоны обслуживания, невозможность увеличения обслуживаемых абонентов в выделенном диапазоне частот.
Преодолеть этот недостаток возможно при использовании сотовой сети радиосвязи. Такие сети позволяют использовать одни и те же частоты в нескольких ячейках. Ячейки напоминают соты – сотовая связь. При организации сотовой связи площадь, подлежащая телефонизации, покрывается сетью базовых приемопередающих станций. Чувствительность и мощность приемопередатчиков базовых станций гораздо выше, чем подвижных, что позволяет сделать телефоны достаточно компактными и использовать источники питания ограниченной емкости. При перемещении подвижной станции через границу соты осуществляется переключение с одной базовой станции на другую. Причем, переключение осуществляется незаметно для абонента.
Системы СС разрабатывались еще в 70-е годы прошлого века. Однако внедрение началось только после того, как были найдены способы определения текущего местонахождения абонентов и обеспечение непрерывной связи при перемещении абонентов из одной соты в другую.
К дополнительным функциям относятся: определение номера абонента, переадресация вызова, ожидание вызова, кенференц-связь и др.
Список литературы
1. Основы построения телекоммуникационных систем и сетей: Учебник для вузов / Под ред. В.Н. Гордиенко и В.В. Крухмалева. – М.: Горячая линия – Телеком, 2004. – 510 с.
2. Основы построения телекоммуникационных систем и сетей: Учебник для вузов. Изд. 2-е / Под ред. В.Н. Гордиенко и В.В. Крухмалева. – М.: Горячая линия – Телеком, 2008. – 422 с.
3. Гордиенко В.Н., Тверецкий М.С. Многоканальные телекоммуникационные системы: Учебник для вузов - М.: Горячая линия – Телеком, 2005. – 416 с.
4. Крухмалев В.В., Моченов А.Д. Синхронные телекоммуникационные системы и транспортные сети: Учебное пособие для вузов железнодорожного транспорта - М.: ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2012. – 287 с.
5. Крухмалев В.В., Моченов А.Д., Гордиенко В.Н. Цифровые системы передачи: Учебное пособие для вузов– М.: Горячая линия – Телеком, 2007. – 352 с.
6. Цифровые и аналоговые системы передачи: Учебник для вузов / В.И. Иванов, В.Н. Гордиенко, Г.Н.Попов и др./ Под ред. В.И. Иванова. – М.: Горячая линия –Телеком, 2003. – 232с.
