Беспроводные технологии организации каналов связи

• Радиосвязь в ЛВС используется достаточно редко из-за экраниро­
ванное™ зданий, ограничений юридического характера и низкой ско­
рости передачи информации. Основное достоинство радиоканала — от­
сутствие кабеля, за счет чего возможно обслуживать мобильные рабочие
станции.

• Передача данных в микроволновом диапазоне использует высокие
частоты и применяется как на коротких, так и на больших расстояниях.
Главное ограничение заключается в том, чтобы передатчик и приемник
были в зоне прямой видимости. Используется в местах, где использова­
ние проводных технологий затруднено.

• Инфракрасные технологии функционируют на очень высоких час­
тотах, приближающихся к частотам видимого света. Они могут быть ис­
пользованы для установления двусторонней или широковещательной
передачи на близких расстояниях. При инфракрасной связи обычно ис­
пользуют светодиоды для передачи инфракрасных волн приемнику. Ин­
фракрасная передача ограничена малым расстоянием в прямой зоне ви­
димости.

Сетевая операционная сис­тема — это комплекс про­грамм, обеспечивающих в се­ти обработку, хранение и пе­редачу данных.

9. Сетевая операционная система на­ряду с аппаратной частью играет важную роль в организации локальной вычисли­тельной сети.

Сетевая операционная система необ­ходима для управления потоками сооб­щений между рабочими станциями и сер­вером. Она является прикладной платформой, предоставляет разнооб­разные виды сетевых £лужб и поддерживает работу прикладных процессов, реализуемых!® сетях. Сетевая операционная система обеспе­чивает выполнение основных функций сети. К ним относятся;

• адресация объектов сети;

• функционирование сетевые служб;

• обеспечение безопасности данных;

• управление сетью? "''"**

В сетевой операцирнной системе можно выделить несколько частей, представленных на рис. 6.4.

1. Средства управления локальными ресурсами компьютера: функ­
ции распределения оперативной памяти между процессами, планирова­
ния и диспетчеризации процессов, управления процессорами, управле­
ния периферийными устройствами и другие функции управления ре­
сурсами локальных операционных систем.

2. Средства предоставления собственных ресурсов и услуг в общее
пользование — серверная часть операционной системы. Эти средства
обеспечивают, например, блокировку файлов и записей, ведение спра­
вочников имен сетевых ресурсов; обработку запросов удаленного досту­
па к собственной файловой системе и базе данных; управление очередя­
ми запросов удаленных пользователей к своим периферийным устрой­
ствам. ' ' ,',,.";■■■".. - ^

3. Средства запроса доступа к удаленным ресурсам и услугам — кли­
ентская часть операционной системы. Эта ча,ст,ь выполняет распознава­
ние и перенаправление в сеть запросов к удаленным ресурсам от прило­
жений и пользователей. Клиентская часть также осуществляет прием от-

 

Сетевая операционная	Средства управления локаль­ными ресурсами компьютера
система	Обеспечивают выполнение всех процессов на данном ПК

 

Серверная часть операцион­ной системы		Клиентская часть операци­онной системы
Обеспечивает предоставление собственных ресурсов и услуг в общее пользование		Обеспечивает запросы доступа к удаленным ресурсам и услу­гам и принимает ответы сер­вера

Коммуникационные средства операционной системы

Обеспечивают средства транс­портировки сообщений

Рис. 6.4. Структура сетевой операционной системы

ветов от серверов и преобразование их в локальный формат, так что для приложения выполнение локальных и удаленных запросов неразличи­мо.

4. Коммуникационные средства операционной системы, с помощью которых происходит обмен сообщениями в сета. Эта часть обеспечивает адресацию и буферизацию сообщений, выбор маршрута передачи сооб­щения по сети, надежность передачи и т. п., т. е. является средством транспортировки сообщений.

Топологи» сети — схема (ар­хитектура) сети, отобра­жающая физическое распо­ложение узлов и соединений между ними.

Одной из характеристик ЛВС являет­ся топология (или архитектура) сети. Ча­ще всего в ЛВС используется одна из трех топологий:

• шинная;

• кольцевая;

Звездообразная.

Большинство других топологий являются производными от пере­численных. К ним относятся: древовидная, иерархическая, полносвяз­ная, гибридная. Типология усредняет схему соединений рабочих стан­ций. Так, и эллипс, и замкнутая кривая, и замкнутая линия относятся к кольцевой топологий, а незамкнутая ломаная линий — Ik шинной.

Шинная топология [основана на использовании кабеля, к которому подключены рабочие станции. Кабель шины зачастую прокладывается

в фальшпотолках здания. Для повышения надежности вместе^с основ-1 ным кабелем прокладывают и запасной, на который переключаются; станции в случае неисправности основного (рис. 6.5).

Рис. 6.5. Схема построения шинной топологии ЛВС

Кольцевая топология характеризуется тем, что рабочие станции по­следовательно соединяются друг с другом, образуя замкнутую линию. Выход одного узла сети соединяется со входом другого (рис. 6.6).

Древовидная топология представляет собой более развитый вариант шинной топологии. Дерево образуют путем соединения нескольких шин, его используют, чтобы соединить сетью несколько этажей в здании или несколько зданий, расположенных на одной территории (рис. 6.8).

Полносвязная топология является наиболее сложной и дорогой. Она

 

Рис. 6.6. Схема построения кольцевой топологии ЛВС

Центральный узел ;|!л

Звездообразная топология оснрвывается на концепции центрального узла (сервера или пассивного соединителя), к которому подключаются рабочие станции сети (рис. 6.7).

Рис. 6.7. Схема построения звездообразной топологии ЛВС

Рис. 6.8. Схема построения древовидной топологии ЛВС

характеризуется тем, что каждый узел сети связан со всеми другими ра­
бочими станциями. Эта топология применяется достаточно редко, в ос­
новном там, где требуется высокая надежность и скорость передачи ин­
формации (рис. 6.9). ™

На практике чаще встречаются гибридные топологии ЛВС, которые

Рис. 6.9. Схема построения полносвязной топологии ЛВС

приспособлены к,требованиям конкретного заказчика и сочетающие фрагменты шинной, звездообразной или других топологий. Пример гибридной топологии представлен на рис. 6.10.

Одним из важнейших вопросов, решаемых при организации локаль­
ной вычислительной сети, является не только выбор топологии сети
и способа соединения персональных компьютеров в единый вычисли­
тельный комплекс, но и организация метода доступа к информации
в локальной вычислительной сети.,

Рис. 6.10. Пример схемы построения гибридной топологии ЛВС

Метод доступа к информа­ции в ЛВС — это набор пра­вил, определяющий использо­вание канала передачи дан­ных, соединяющего узлы се­ти.

Одним из важнейших вопросов, ре­шаемых при организации локальной вы­числительной сети, является не только выбор топологии сети и способа соедине­ния персональных компьютеров в еди­ный вычислительный комплекс, но и ор­ганизация метода доступа к информации в локальной вычислительной сети.

По способу получения доступа к среде передачи методы доступа можно разделить на два класса — детерминированные и недетермини­рованные.

Детерминированный метод, доступа

Недетерминированный (случайный) v метод доступа

Среда передачи распределяется между узла­ми сети с помощью механизма управления, который обеспечивает некоторый интервал времени для передачи данных каждому узлу

Узел сети пытается получить доступ к среде передачи только в тот момент времени, когда это необходимо. Если, среда занята, то узел повторяет попытки доступа до тех пор, пока очередная попытка не окажется успешной

Наиболее распространенным детерминированным методом доступа

является Метод передачи права, который характеризуется передачей по сети с кольцевой логической топологией служебного сообщения — мар­кера. Получение узлом сети маркера предоставляет ему право на доступ к среде передачи данных. При наличии нуждающихся в передаче данных выполняется их доставка адресату, после чего маркер передается сле­дующему по очереди устройству. На время прохождения данных маркер в сети отсутствует, остальные станции не имеют возможности передачи, таким образом, появляется возможность избежать коллизии. При отсут­ствии информации, нуждающейся в отправке, маркер сразу переходит к следующему узлу сети. Для обработки возможных ошибок, в результа­те которых маркер может быть утерян, существует механизм его регене-

рации. К детерминированным методам доступа относятся методы досту­па Arcnet и Token Ring.

Наиболее распространенным недетерминированным методом дос­тупа является множественный доступ с контролем несущей и обнаруже­нием коллизий, (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection — CSMA/CD). Этот метод основан на контроле несущей в линии передачи данных и устранении конфликтов, возникающих из-за попыток одно­временного начала передачи двумя или более станциями, путем повто­рения попыток захвата линии через случайный отрезок времени. Наибо­лее распространенным методом недетерминированного доступа являет­ся метод доступа Ethernet.

. Методы доступа к среде передачи данных

Детерминированные

Недетерминированные

Метод доступ» Arcnet

Метод доступа Ethmet

Метол ДоступаTokeh

Рис. 6.11. Методы доступа к среде передачи данных

Метод доступа Arcnet (Attached resource computer Network) был разра­ботана Datapoint Corporation в 1977 году. Используется в основном в ЛВС, имёющёЙ|т|ёнтральный узел (компьютерсиди пассивный соеди­нитель), к которому Через концентратор подключены все ПК сети, при этом организуется логическое кольцо, по которому передается маркер. Устройство, получившее маркер, имеет право напередачу порции дан­ных в канал. Принимает данные то устройство, чей адрес указан в блоке данных. Каждому подключённому устройству присваивается номер. По­следовательность обхода маркера определяется номерами устройств.

Метод доступа Token Ring был запатентован в 1981 г. и основан на передаче маркера по физическому кольцу. Рабочая станция, владеющая маркером, имеет правр передать по определенному конечному адресу информацию, приЪтом цередаваемый блок данных добавляется (цепля­ется) к маркеру. Маркер последовательно передается рт одной станции к другой. Передаваемый блок данных принимает то устройство, которо­му он адресован. |£рсле принятия данных устройство делает пометку о приеме и отправляет с мщжером дальше по кольцу. Узел сети, который передавал данные, получив пометку о приеме, удаляет блок данных из кольца. Достоинство^ технологии Token Ring является большая устой­чивость к высоким нагрузкам на канал, относитёльностабильное время доступа к каналу, йёдостатком — повышенная сложность и стоимость. Развитием технологии Token Ring применительно к оптоволоконному кольцу является технология FDDI.

Метод доступа Ethernet является самым распространенным в.ЛВС.! Свое название он получил от первой ЛВС, разработанной фирмой Xerox! в 1972 году. Впоследствии вокруг проекта Ethernet объединились фирмы | DEC, Intel и Xerox. В 1982 году эта сеть была принята в качестве стандарта.

Метод доступа Ethernet использует магистральный высокоскорост-4 ной моноканал, организованный в виде общей шины. Каждая станция, имеющая данные для передачи, отслеживает состояние канала (прослу-1 шивает канал). Если канал свободен, станция передает блок данных в канал. Если одновременно две станции начали передачу данных, про­исходит столкновение передач (конфликт, коллизия). В этом случае че­рез случайный интервал времени происходит попытка новой передачи данных каждым из узлов сети. Ethernet может использоваться в сетях с шинной или звездообразной топологией. Во втором случае общая ши­на реализуется внутри концентратора. Обычная скорость передачи 10 и 100 Мбит/с.