Основные типы локальных коммуникационных сетей

Коммуникационная сеть представляет собой совокупность физической среды (эфир, световод., коксиолон., кабель, плоский кабель и др.), аппаратных и программных средств, которые обеспечивают информационную взаимосвязь между абонентами системы. С помощью интегрированных коммуникационных сетей возможно передавать в дискретной форме информацию между ЭВМ и терминами, речь человека, графические и телевизионные изображения и т.д.

Начинает появляться интеллект коммуникационной сети, позволяет подключать к сети многочисленных абонентов с нестандартным интерфейсом.

Коммуникационные сети предъявляют следующие требования:

1. высокая надежность передачи блоков данных

2. небольшая ст-ть передачи

3. высокая скорость передачи

4. износоустойчивость и долговечность оборудования

5. малые потери информации

6. минимальный штат обслуживания

7. передача данных, закодированных разным способом

Для описания коммуникационной сети используют 4 основные характеристики:

1. трафик (поток данных)

2. надежность передачи

3. время установления сквозного соединения (2-3 сеть)

4. скорость передачи блоков данных

Коммуникационные сети принято классифицировать на типы в зависимости от характера доставки блоков данных от абонента — отправителю и абонента — получателю.

Рис. 20.4 — Коммуникационные сети

На практике широко используются моноканалы, которые имеют: звездообразную, древовидную, магистральную, кольцевую топологию.

Звездообразная топология моноканала (см. рис. 5)Древовидный моноканал (см. рис. 6)Магистральный моноканал (см. рис. 7)Кольцевой моноканал (см. рис. 8)

Во всех моноканалах реализуется один и тот же принцип передачи информации. Он заключается в том, что передаваемые блоки данных принимаются почти одновременно всеми абонентами системами. После этого каждый абонент системы просматривает получаемые блоки данных, отбирает адресуемые ей блоки и уничтожает остальные.

Достоинства моноканала:

1. физическая среда полностью пассивна

2. простота прокладки моноканала

3. большая надежность моноканала

4. высокая скорость передачи информации

5. возможность одновременной передачи данных и речи

6. простота подключения новых абонентных систем

Недостатки моноканала:

1. высокая ст-ть физической среды

2. общая длина моноканала ограничена

3. относительно сложные формы управления передачей

4. сильные шумы при увеличении числа абонентских систем

Методика структурного анализа вариантов архитектуры локальной ИВС

Методика реализует начальные этапы метода комплексной оценки структур, сочетая эвристику и формализм в процессе структурного многовариантного анализа с активным использованием интерактивных процедур. Методика служит для предварительного ранжирования вариантов архитектуры локальной ИВС по вектору частных критериев и определения множества допустимых вариантов, из числа которых выбирается в дальнейшем рациональная архитектура локальной ИВС. Концептуальная схема методики:

Рис. 20.5 — Варианты архитектуры локальной ИВС

Методика включает следующие основные этапы:

1. дается постановка задачи с конкретизацией целевого назначения и основных функций локальной ИВС; 2. заполняется база экспертной информации по областям применения сети, альтернативным архитектурам и частным критериям для оценки локальной ИВС;

2. определяется множество альтернативных архитектур: {A_i} = {A₁, A₂,..., A_n}. Мы знаем 13 вариантов альтернативных архитектур;

3. определяется множество частных критериев: {K_j} = {K₁, K₂,..., K_m};

4. формируется система предпочтений ЛПР на множестве частных критериев (оценка важности частных критериев);

5. выполняется ранжирование альтернативных архитектур по каждому из частных критериев;

6. находится результирующее ранжирование альтернативных архитектур (на основе модифицированного алгоритма Комениснелла);

7. находится усеченное множество альтернативных архитектур (на основе принципа дихотомии — «принцип вилки или поиск льва в пустыне», т.е. пустыню напополам; половину, где нет льва — отбросить, ту половину, где есть лев напополам и т.д.; ставим клетку, и лев сам в нее зайдет);

8. осуществляется анализ усеченного множества альтернативных вариантов;

9. выявляется множество допустимых вариантов архитектуры локальной ИВС, которые подвергаются дальнейшей проработке.

Пример структурного анализа вариантов архитектуры локальной ИВС

Цель структурного анализа:

Предварительное ранжирование альтернативных вариантов по вектору частных критериев и определение множества допустимых вариантов архитектуры локальной ИВС.

Этап 3: Множество альтернативных архитектур, название альтернативы:

• A₁ — полносвязная сеть
• A₂ — сеть с коммутацией пакета
• A₃ — регулярная сеть
• A₄ — нерегулярная сеть
• A₅ — иерархическая сеть
• A₆ — петлевая сеть
• A₇ — сеть с общей шиной (в произв. системах)
• A₈ — звездообразная сеть
• A₉ — петлевая сеть с переключателем
• A₁₀ — сеть с окном шины
• A₁₂ — сеть с разделяемой памятью
• A₁₃ — гибридная сеть Этап 4: Множество частных критериев
• K₁ — надежность
• K₂ — производительность
• K₃ — гибкость и возможность развития
• K₄ — простота реализации Этап 5: Идентификация предпочтений ЛПР (матрица бинарных предпочтений)

	K1	K2	K3	K4
K1		0	0,5	1
K2			0	1
K3				0,5
K4

Здесь система проверяет ошибки и заполняет нижнюю часть

Одновременно идет проверка на транзитивность

Коэффициент важности по левому критерию

KOV1 = 0,38

KOV2 = 0,33

KOV3 = 0,25

(избавиться от «-», нужно прибавить и сумму по строкам)

Этап 6: Частные ранжирования альтернативных архитектур

{Kj}	{Ai}
	A1	A2	A3	A4	A5	A6	A7	A8	A9	A10	A11	A12	A13
K1	1	2	3	4	5	6	8	7	9	10	11	10	4
K2	1	10	1	10	3	5	4	8	7	9	6	8	2
K3	10	6	10	5	4	2	1	8	4	9	3	11	7
K4	11	10	11	9	6	3	4	5	2	7	2	1	8

Т.е. мы обращаемся к базе экспертной информации за справками (есть такой блок, где находится информация по каждой альтернативе (достоинства, недостатки и т.д.)).

Этап 7: Результирующее ранжирование альтернативных архитектур

• Полная сеть
• Сеть с общей шиной
• Гибридная сеть
• Иерархическая сеть
• Петлевая сеть
• Сеть с общей шиной и переключателем
• Регулярная сеть
• Петлевая сеть с переключателем
• Звездообразная сеть
• Сеть с коммутацией пакета
• Нерегулярная сеть
• Сеть с окном шины
• Сеть с разделяемой памятью

Этап 8: Учетное множество альтернативных архитектур

• Полная сеть
• Сеть с общей шиной
• Гибридная сеть
• Иерархическая сеть
• Петлевая сеть
• Сеть с общей шиной и переключателем
• Регулярная сеть

Некоторые данные из базы экспертной информации:

A₁ — полносвязная сеть (каждый абонент непосредственно связан со всеми абонентами сети при помощи выделенных каналов связи).

Достоинства:

1. Сеть функционирует при отказах отдельных ЭВМ и каналов связи

2. Относительно высокая скорость передачи данных

3. Простота модификации и развития

4. Простота организации взаимодействия абонента

5. Очень высокая достоверность передачи информации

6. Неограниченная географическая распределенность (до 10 км)

Недостатки

1. При увеличении числа абонентов гибкость сети ухудшается

2. Увеличение числа абонентов приводит к резкому возрастанию сложности реализации и обслуживания

3. высокая стоимость зависит от числа абонентов в сети

Дополнительная информация: 1) применяется для автоматизации информационно-управляющих процессов; 2) целесообразно использовать при малом числе абонентов.

A₇ — сеть с общей шиной (абоненты взаимодействуют через моноканал в виде общей шины).Для управления доступом к шине используются специальные алгоритмы.

Достоинства:

1. Сеть устойчива к отказам отдельных ЭВМ

2. Хорошая гибкость и возможность развития

3. Простота реализации и обслуживания

4. Простота подключения новых абонентов

5. Сравнительно низкая стоимость

6. Сравнительно высокая достоверность передачи информации

Недостатки

1. Сеть не работоспособна при отказе общей шины

2. В сети могут возникнуть задержки из-за конфликтов в общей шине

3. Сквозная скорость передачи данных связана обратной зависимостью с числом элементов в сети

Дополнительная информация: 1) широко применяется практически во всех областях, наибольшее распространение получил для автоматизации управления в промышленности, автоматизации информационных управляющих процессов; 2) использование двойной общей шины позволяет резко повысить над-ть и производительность; 3) возможны очень высокие скорости передачи данных при использовании волоконно-оптического канала связи.

A₁₃ — гибридная сеть (развитие иерархической сети, в которой ЭВМ одного уровня, кроме верхнего, соединены при помощи петли или общей шины).

Достоинства:

1. сеть работоспособна при частичных отказах ЦВК (центральный вычислительный комплекс) или отказах ЭВМ на нижних уровнях. Резервирование линий связи.

2. Очень высокая производительность

3. Хорошая гибкость и возможность развития

4. Простота маршрутизации сообщений

5. Высокая достоверность передачи сообщений

Недостатки:

1. Сеть перестает работать при отказе единственной ЭВМ верхнего уровня

2. Сравнительно высокая сложность реализации и обслуживания

3. Сравнительно высокая стоимость Дополнительная информация: Прим-ся для автоматизации управления в промышленности, автоматизации информационно-управляющих процессов.

A₅ — иерархическая сеть (связи между ЭВМ образуют дерево с двумя или более уровнями. На верхнем уровне может находиться ЦВК, управляющий всей сетью).

Достоинства:

1. Сеть функционирует при частичных отказах ЦВК

2. Высокая скорость передачи данных

3. Хорошая гибкость и возможность развития

4. Простота подключения новых абонентов

5. Сравнительно низкая сложность и стоимость

6. Сравнительно высокая достоверность передачи информации

7. Неограниченная географическая распределенность (до 10 км)

Недостатки:

1. Снижение работоспособности при отказах нижних уровней. Сеть перестает функционировать при отказе единственной ЭВМ верхнего уровня

2. Увеличение количества уровней приводит к возрастанию сложности и стоимости Дополнительная информация: широко применяется при автоматизации управления в промышленности, информационно-управляющих процессах и других областях.