Базовые функциональные профили

 

Базовые функциональные профили являются наборами взаимосвязанных стандартов, покрывающих группу уровней области взаимодействия открытых систем. Значение их велико потому, что они являются основой большого разнообразия функциональных сетей, как локальных, так и территориальных.

Комплекс базовых профилей, охватывает два уровня области взаимодействия открытых систем: канальный и физический. Эти стандарты приняты Международной организацией стандартов ISO.

Комплекс включает два общих стандарта ISO 8802/1, ISO 8802/2 и четыре специальных ISO 8802/3 – ISO 8802/6. Они определяют базу четырех типов информационных сетей с селекцией информации (рис. 18.1).

Рис. 18.1. Структура стандартов ISO 8802.

Стандарт ISO 8802/1 описывает соотношение между другими стандартами ISO 8802/X и с базовой эталонной моделью. Стандарт ISO 8802/2 определяет общие для всех рассматриваемых сетей функции верхнего (LLC) подуровня канального уровня. Остальные стандарты (ISO 8802/3 – ISO 8802/6) связаны с характеристиками нижнего (MAC) подуровня канального уровня и физического уровня.

В соответствии со сказанным канальный уровень разделен на две части. Операции, выполняемые на подуровне LLC, связаны с созданием логической связи между абонентскими системами сети. Подуровень MAC обеспечивает доступ к физическим портам сети, а также, объединяясь с физическим уровнем, создает основу для описания четырех типов базовых профилей.

Стандарт ISO 8802/2 определяет на подуровне LLC функции управления логически каналом. Он не зависит от типа используемых физических средств соединения, поэтому является общим для четырех базовых профилей. Определяемые стандартом функции охватывают описание передаваемых по сети блоков информации, именуемых кадрами.

Рассматриваемый стандарт обеспечивает выполнение двух видов сервиса. Первый из них не ориентирован на установление соединения, поэтому информация передается и принимается без предупреждения партнера. Второй вид сервиса обеспечивает предварительное создание соединения, по которому затем передаются кадры.

На основе стандарта ISO 8802/3 создаются в основном локальные сети. Но при использовании спутникового частотного канала этот стандарт может быть основой территориальной сети. Оборудование и программное обеспечение, соответствующее стандарту ISO 8802/3, производится более чем 250 фирмами различных стран.

Однако, метод случайного доступа в моноканал (СSMA/CD), определяемый стандартом ISO 8802/3, не может гарантировать передачу каждого блока данных в течение заданного отрезка времени. Исследователи проводят работы, связанные с устранением указанного недостатка. Это открывает возможность применения рассматриваемого стандарта в производственных информационных сетях, где требуется работа в режиме реального времени.

Одно из решений указанной задачи предложено фирмой Intel. Были разработаны контроллерные интегральные микросхемы Ethernet/Cheapernet, которые устанавливают ограничение на время, необходимое для того, чтобы передаваемый кадр дошел до адресуемой абонентской системы и был ею принят. Типичное значение этого времени колеблется в пределах 5–50 мс. Кроме того, в стандарт ISO 8802/3 вносится небольшое дополнение. Разработанный метод доступа получил обозначение CSMA/DCR (протокол случайного доступа с детерминистским выявлением столкновений). Рассматриваемые контроллеры не только гарантируют доставку кадров в заданное время, но и увеличивают скорость работы моноканала с 10 до 20 Мбит/с.

Новый метод, используя возможности коллективного доступа в моноканал посредством протокола CSMA, обеспечивает временное уплотнение информации в канале. Такой подход позволяет определить максимальное время доставки кадра. При использовании этого метода все станции сети имеют одинаковый приоритет.

Контроллеры начинают работу в стандартном режиме CSMA/CD. Однако, как только обнаруживается столкновение кадров, станции сети переводятся в режим DCR (детерминированного обнаружения столкновения). В этом режиме выделяются временные интервалы, по одному на каждую станцию, и столкновения ликвидируются. После этого сеть вновь возвращается в режим CD. Этот режим имеет место до следующего столкновения кадров. Время передачи кадра в сети со случайным доступом CSMA/DCR оказывается в 2–3 меньше, чем при использовании метода с передачей полномочий (8802/4).

Стандарт ISO 8802/6 описывает сеть, которая предназначена для большого города. Такая сеть должна объединить тысячи абонентских систем и покрыть круг диаметром примерно 50 км. Создание распределенного моноканала, точнее, распределенной двойной шины с очередями (DQDB), описываемой стандартом ISO 8802/6, является важным шагом в развитии архитектуры информационных сетей. Это определяется сочетанием охвата значительной территории (большого города), а также обеспечения высокой скорости передачи информации и большой пропускной способностью.

К рассматриваемой коммуникационной подсети крупного города предъявляются также требования высокой безопасности передаваемой информации, комплексного использования (данные, речь, графика), высокой надежности, удобной эксплуатации и эффективной работы. Из-за большой протяженности рассматриваемая подсеть, строго говоря, не относится к классу локальных сетей и образует новый класс, располагающийся между территориальными и локальными сетями.

Проблема безопасности информации решается в подсети различными методами. В распределенном моноканале может работать большое число абонентских систем. Поэтому для обеспечения безопасности, а также надежности работы сеть делится на части, взаимодействующие друг с другом. Распределенный моноканал, предложенный австралийской фирмой Teleco Australia, получил новое название "Распределенная двойная шина с очередями" и лег в основу стандарта ISO 8802/6.

Общая структура распределенного моноканала показана на рис. 18.2. Моноканал создан специально для использования оптических кабелей, каждый из которых передает сигналы только в одном направлении.

Рис. 18.2. Структура распределенного моноканала.

Как следует из рисунка, информационная сеть, создаваемая на основе распределенного моноканала, состоит из фрагментов 1–k, соединяемых друг с другом участками двух каналов. Каждый фрагмент состоит из абонентской системы A–K, четырех однонаправленных звеньев и двух логических элементов типа "ИЛИ". Последние необходимы для организации поочередной передачи шины пакетов, посылаемых всеми системами сети.

Внутри каждого фрагмента передаются электрические сигналы, а между ними по участкам шин – световые. Поэтому в четырех точках врезания, фрагмента в шины устанавливаются четыре преобразователя. Два из них преобразуют электрические сигналы в световые, а два другие – световые в электрические.

Каждая абонентская система выдает очередной пакет сразу в обе шины. Благодаря этому переданный пакет практически одновременно принимается всеми системами, работающими в сети. Хотя шины рассчитаны на использование оптоволокна, они могут быть также созданы на базе коаксиальных кабелей либо эфира. При расширении распределенного моноканала его целесообразно, для обеспечения надежности работы, разделять на сегменты, соединяемые мостами.

Рис. 18.3. Схема подключения абонентской системы.

Рассмотренная коммуникационная подсеть предназначена для передачи не только данных, но также речи и видеоизображений. Подсеть является сложным моноканалом с двумя параллельными общими каналами, поэтому ее именуют "Двойная шина".

Рассмотренный комплекс стандартов определяет не только характеристики четырех коммуникационных подсетей, он также описывает единую схему подключения в подсеть абонентской системы. В ней коммуникационная подсеть делится на две части: физические средства соединения и блоки доступа. Ради стандартизации для блока доступа определяются два интерфейса. Один из них описывает подключение блока к физическим средствам соединения, а другой – к абонентской системе.

В любом из четырех рассмотренных функциональных профилей определяются только два уровня: канальный и физический, поэтому профили являются базовыми и служат опорой, на основе которой могут строиться различные и (даже несовместимые) информационные сети.

Структура и характеристики функциональных профилей ISO 8802/3 – ISO 8802/5 таковы, что среди них нельзя выделить "лучший". Использование того либо другого профиля зависит от множества требований, предъявляемых пользователями ИС.