Протоколы управления каналами и сетью передачиданных

 

В рамках архитектуры открытых систем, рекомендованной Международной организацией по стандартизации (МОС), средства для взаимодействия пользователя со средствами передачи данных определяются рекомендациями Х25, разработанной консультативным комитетом по телефонии и телеграфии (МККТТ).

Схема организации управления передачей данных в СПД изображена на рис. 11.

 На ней представлены две ЭВМ, сопряжение которых с остальными системами обеспечиваются средствами уровней 1 - 3, и два узла связи, в которых выделены средства управления передачей данных по сети. Управление каналами реализуется, как правило, техническими средствами уровня 1. Сопряжение с техническими средствами определяется интерфейсом Х21. Взаимодействие уровней управления 2 и 3 с одноименными уровнями управления других систем обеспечивается протоколами HDLC и Х25 соответственно.

 

ЭВМ	Интерфейс  Х25					ЭВМ
4	УС                                     УС					4
3	Х25	3	Х25	3	Х25	3
2	HDLC	2  2	HDLC	2   2	HDLC	2
Х21	Х21		Х21Х21		Х21	Х21

 

1

1

1

1

1

1

 

 

Рис. 11 Управление передачей данных

 

 

Физический уровень

 

Физический уровень обеспечивает перенос потока двоичных сигналов {Xi}, в виде которых представляются передаваемые данные, через физическую среду, соединяющие компьютеры сети. В качестве физической среды, как правило, используются проводные каналы связи (телефонный кабель, коаксиальный кабель, оптоволоконный кабель) и радиоканалы.

При передаче данных в аналоговой форме по тем же каналам связи последовательность бит {Xi} на входе канала преобразуется в устройствах модуляции/демодуляции (модемах) в аналоговые сигналы Si(t), параметры которых согласованы с параметрами физической среды (физического канала). Принимаемые на выходе аналогового канала сигналы преобразуются в последовательность бит {Yi}, которая может отличаться от передаваемой последовательности из-за взаимодействия помех  {Pi}. Модемы в совокупности с физическим каналом образуют дискретный канал связи

(рис. 12).

В случае использования цифровых каналов связи преобразование последовательностей бит в аналоговые сигналы не производится. При этом вместо модемов используют линейные контроллеры, обеспечивающие сопряжение компьютера с физическим каналом.

Понятие физического уровня, его назначение и выполняемые функции определены в рекомендации МККТТ Х.200 и стандарте ISO 7498. В соответствии с ними физический уровень выполняет сервисные функции для канального уровня. Его назначением является обеспечение механических, электрических, функциональных и процедурных средств для установления, поддержания и разъединения физических соединений с целью передачи последовательности бит между объектами канального уровня. Физический уровень  также определяет особенности схем приема/передачи сигналов (оптический, электрический или радиосигнал), частоты и уровни напряжения сигналов, технику модуляции, виды кодирования и декодирования сигналов.

		Рис.12

 

 

Физический уровень предоставляет канальному уровню следующие услуги:

- физические соединения;

- физические блоки данных службы;

- оконечные точки физических соединений;

- организацию передачи последовательностей бит;

- оповещение о неисправности физического уровня;

- определение качества представляемых услуг.

Рассмотрим предоставляемые физическим уровнем услуги и выполняемые функции подробнее. На рис. 13 представлена схема подключения компьютеров в локальной сети.

                        

 

Рис. 13

Компьютеры подключены к среде передачи с помощью двунаправленных блоков доступа – приемопередатчиков (трансиверов). Упрощенная структурная схема трансивера представлена на рис. 14.

Приемопередатчики располагаются в непосредственной близости от основного кабеля, причем с адаптером имеется гальваническая развязка (5-8- элементы гальванической развязки). Это необходимо в случае выхода из строя адаптера, чтобы не замкнуть на землю кабель сети. В качестве развязки используется трансформатор, конденсатор или оптрон.

Управление соединением физических каналов передачи данных является услугой, предоставляемой объектам канального уровня, и может предоставляться по их запросу. Также по требованию канального уровня устанавливаются и разъединяются физические соединения.

Физический уровень обеспечивает перенос физического блока данных от объекта до потребителя, сохраняя при этом идентичность данных как в дуплексном, так и полудуплексном режиме синхронной или асинхронной передачи.

На физическом уровне можно выделить два вида физических соединений: двухточечное и многоточечное. Двухточечное соединение обеспечивает связь только двух объектов сети, может иметь две оконечные точки физического соединения (к примеру, два абонента осуществляют взаимосвязь по городской телефонной связи с использованием модемов). Многоточечное соединение связывает более двух абонентов, т.е. это локальная вычислительная сеть.

На физическом уровне обеспечивается доставка бит в том же порядке, в котором они были получены.

В случае возникновения неисправности внутри физического уровня последний сообщает об этом объекту канального уровня.

В качестве параметров качества физического уровня используются следующие характеристики:

- частота появления ошибок;

-  доступность услуги;

- скорость передачи;

- транзитная задержка.

Объектами стандартизации на физическом уровне являются четыре группы характеристик: механические; электрические; функциональные; процедурные.

Механические характеристики

 

Механические характеристики физического уровня определяют организацию сопряжения (интерфейса) ООД (оконечное оборудование данных) с АКД (аппаратура канала данных), т.е. с физическими средствами соединения (реальной физической средой). Непосредственное сопряжение устанавливается при помощи соединителей различных типов, к которым подключается кабель, обеспечивающий гальваническую связь ООД с АКД.

В части механических характеристик протоколов физического уровня определяются: конструктивное исполнение соединителей; тип крепления; способы фиксации и крепления соединителей; схемы расположения контактов; соответствие цепей обмена контактам соединителя (разъема). К примеру, стандарт ISO 4903 “Передача данных. 15 – контактный разъем стыка между ООД и АКД и расположение номеров их контактов”, который соответствует рекомендациям X.21, X.22.