Материал: Цифровой концентратор

В некоторых концентраторах идут на компромисс при посылке нескольких сообщений в виде одного блока, например в тех случаях, когда блок превышает заданный размер. В ряде случаев вычислительная машина может изменять объем данных, которые концентратор передает в тот или иной момент времени.

Так же как и для других аспектов проектирования сетей связи, при рассмотрении требований к времени реакции возможно принятие компромиссных решений с учетом объемов передаваемой информации и обеспечиваемым временем реакции.

1.1.11 Контроль за ошибками

Символы для проверки цикла формируются при передаче, а контроль производится в линиях с низким быстродействием. Любое сообщение, в котором найдена ошибка, не передается повторно автоматически. Вместо этого оператору абонентского пульта выдается предупреждение об ошибке, и он повторяет запрос. Это случается не очень часто. Если средняя длина сообщения и соответствующий ответ составляют 50 символов и на каждом из четырех участков передачи (абонентский пульт - концентратор - ЭВМ - концентратор - абонентский пульт) искажается не более одного бита из 100 000, то менее чем один ответ из 100 будет содержать ошибку и потребуется новый запрос.

Во многих информационных системах такой подход представляется целесообразным. Однако в ряде систем, особенно в тех, которые связаны с обработкой финансовых операций или каких-либо числовых величин, требующих тщательного контроля, процедуры отыскания ошибок при передачах в линии заслуживают самого пристального внимания. Автоматическое повторение передачи данных, среди которых обнаружена ошибка, может уменьшить вероятность неправильной записи в файл при его обновлении.

1.1.12 Групповые линии с низким быстродействием

На рис. 1.2 показаны концентраторы с групповыми (многопунктными) линиями с низким быстродействием. При таком размещении большое количество абонентских пультов с низким быстродействием, разбросанных на значительной площади, могут подсоединяться к вычислительной машине с помощью одного обычного телефонного канала.

Пусть быстродействие абонентских пультов при запросе составляет 10 симв./с и среднее количество символов в сообщении для ЭВМ и ее ответе равно 50. Пусть оператор посылает одно такое сообщение, в среднем, каждые 10 с. Остальную часть времени составляет время "на обдумывание" или время, когда оператор обсуждает какое-то дело с клиентом. Предположим, что каждый символ является восьмибитовым; тогда будет передано, очевидно, 400 бит на абонентский пульт, а если учесть еще биты синхронизации, адресов, символов окончания и контроля за ошибками - то до 440. Отсюда видно, что за одну секунду будет передано, в среднем, 4,4 бита на один пульт. Пусть быстродействие канала составляет 2400 бит/с. Чтобы не допускать образования очередей, загрузка канала не должна превышать 60%. Поэтому, к одному такому телефонному каналу мы можем подсоединить (2400Х0,6)/4,4 = 327 абонентских пультов. Излишне говорить, что это очень существенно уменьшает стоимость линий в географически разбросанной системе. Подобная конструкция сети предлагает схему, которая иначе оказалась бы чрезмерно дорогостоящей.

Теперь рассмотрим возможность использования низкоскоростного канала. Время передачи символов по такому каналу составит 50/10 = 5 с. Однако часть этого времени расходуется на более медленный ввод данных человеком, а так как абонентский пульт не имеет буфера, то канал будет подсоединяться на все время, которое требуется оператору, чтобы отпечатать

Рис. 1.2 Концентраторы с групповыми (многопунктными) линиями с низким быстродействием

на клавиатуре сообщение. Пусть длина этого сообщения от 15 до 50 символов (средняя длина, вообще-то, близка к нижнему пределу, поскольку поступающие от оператора входные сообщения большей частью очень короткие). Если оператор печатает на клавиатуре с несколько замедленной скоростью (порядка двух символов в секунду), то полное время передачи сообщения по каналу с низким быстродействием составит величину, равную (15/2 + 35/10) = 11 с. Считая, что канал с низким быстродействием не может быть загружен более чем на 60%, получим (100Х0,6)/11 = 5,4, т.е. в такой канал можно включить только пять абонентских пультов.

Если абонентские пульты используются для обработки более длинных сообщение, то общее их количество, которое можно включить в один канал (без буферов), соответственно уменьшается. В некоторых системах оказывается возможным иметь только один или два абонентских пульта в линии; в противном случае наблюдается резкое возрастание времени реакции.

Групповая работа необходима, так как значительную часть дня абонентские пульты не используются. Различные лица имеют в своем учреждении абонентские пульты, хотя пользуются ими изредка. Несколько таких пультов могут быть подсоединены к частному арендуемому каналу. В этих случаях стоимость всей системы может оказаться меньше, чем стоимость использования общественных линий связи с телефонным набором. Но это имеет смысл только при условии, что пользователь не передает очень длинных непрерывных сообщений. В противном случае время реакции при передаче сообщений другими пользователями существенно увеличивается. Такому пользователю было бы целесообразно разделить свое сообщение и передавать его частями. Другим средством уменьшения времени реакции в групповой линии может служить применение абонентских пультов с буферами.

1.1.13 Комплексное управление линией

Как упоминалось ранее при рассмотрении работы нескольких абонентских пультов в одной линии с низким быстродействием и концентратором, их вызов может производиться либо из ЭВМ, либо из концентратора. Если вызов идет с концентратора, то порядок использования быстродействующей линии не должен быть намного сложней, чем в выше рассмотренном случае. Необходимо предусмотреть один дополнительный адресный символ, указывающий линию с низким быстродействием, к которой подсоединяется абонентский пульт. Кроме того, имеются дополнительные сообщения, связанные с выполнением таких функций, как изменение списка адресов. Однако существенного различия в управлении быстродействующими линиями и линиями с низкой скоростью нет.

Тем не менее, на практике в некоторых системах концентратор не производит вызовы. В этом случае информация, касающаяся управления линией с низким быстродействием, вводится в сообщения, передаваемые по быстродействующим линиям. Это может привести к определенным осложнениям, особенно в тех случаях, когда посылается утвердительный или отрицательный ответ в связи с возникновением ошибки и производится автоматическая повторная передача сообщений.

1.1.14 Количество управляющих символов

Процедура управления линией стала гораздо более сложной. Но это не имеет никакого значения, если достигается усложнение программы управления линиями связи, но почти все наши усилия по организации более эффективных вычислительных систем связаны с созданием более сложных средств программного обеспечения, а это не такая уж большая дополнительная работа. Вместе с тем это может вызвать чрезмерное увеличение количества управляющих символов, передаваемых по быстродействующим линиям, что может помешать достижению наших целей.

Во многих системах ответы, который оператор абонентского пульта направляет для ЭВМ, короткие. Иногда вычислительная машина поясняет, что ей "нужно" от оператора или каким образом оператор может продолжить свои расспросы, и тогда оператор делает краткие передачи материала несколько раз. Надобность в подобного рода действиях становится все более ощутимой, поскольку абонентские пульты используются все чаще и чаще для нерегулярных работ, когда оператор манипулирует с пультом самое непродолжительное время, но заинтересован в быстром получении сведений. В таких случаях вычислительная машина "проводит" его шаг за шагом через все необходимые процедуры.

Если это так, то количество управляющих символов, передаваемых по быстродействующей линии, может намного превышать количество символов, поступающих от оператора абонентского пульта. Увеличение логических возможностей концентратора позволяет уменьшить информацию, передаваемую по быстродействующей линии. Например, можно вызывать пульты, включенные в линию с низким быстродействием, из концентратора, а не из ЭВМ. Выполнение этой функции требует достаточно сложной логики, которая в большинстве случаев может быть реализована с помощью микропрограммы, хранимой в памяти.

Выполнение функции вызова независимо от ЭВМ называют "автовызовом". Автовызов усложняется еще больше, если к устройству подключены абонентские пульты разного типа и с разными способами вызова. Часто, например, телеграфное оборудование берется вперемежку с другими более специализированными пультами. Все они могут быть вызваны с помощью одного и того же устройства автовызова.

1.2 Современная аппаратура концентрации цифровых каналов

Появление и сравнительно быстрое внедрение систем передачи плезиохронной и, особенно, синхронной цифровых иерархий позволили резко увеличить масштабы цифровой транспортной сети [3]. Несмотря на образовавшееся благодаря этому изобилие цифровых каналов и трактов, продолжаются исследования, направленные на повышение пропускной способности цифровых каналов. Тому есть ряд причин, основными из которых являются ограниченные возможности передачи на отдельных направлениях (в частности, в случае использования спутниковых систем связи) и вполне объяснимое стремление операторов повысить доходность арендованных цифровых трактов.

Значительная экономия средств и сетевых ресурсов достигаются при использовании оборудования DCME (Digital Circuit Multiplication Equipment - аппаратура умножения числа цифровых каналов), что в русской редакции рекомендаций МСЭ-Т переводится как "Аппаратура концентрации цифровых каналов". Соответственно, системы связи, оснащенные двумя или более терминалами DCME, обозначаются как DCMS (Digital Circuit Multiplication System).

Указанные системы DCMS повышают эффективность передачи всех видов сигналов, передаваемых по соединительным линиям между станциями телефонной сети: речевых и факсимильных сигналов, а также данных, передаваемых в полосе частот канала тональной частоты 300...3400 Гц (Voice Band Data - VBD).

Сигналы телефонной сети, поступающие на вход аппаратуры DCME по многим каналам (соединительным линиям - trunks) сжимаются и передаются к противоположной станции по тракту (так называемому, "несущему каналу" - bearer), скорость передачи в котором существенно меньше суммарной скорости передачи по соединительным линиям. На приемной стороне осуществляется восстановление исходных сигналов.

Концентрация каналов достигается благодаря комплексному использованию разнообразных приемов:

·   распознавание вида передаваемой информации (речь, факс или данные) и раздельное, оптимальное для каждого вида преобразование сигнала;

·   исключение паузы речевых сигналов - операция, называемая цифровой интерполяцией речи (Digital Speech Interpolation - DSI);

·   низкоскоростное кодирование речевых сигналов (Speech Low Rate Encoding - S-LRE), в результате чего скорость передачи понижается с 64 кбит/с (в случае применения стандартных ИКМ-кодеков) до 32, 16, 8 кбит/с и даже ниже;

·   введение режима переменной скорости передачи (Variable Bit Rate - VBR);

·   применение метода модуляции-демодуляции факсимильных сообщений и др.

1.3 Концентраторы UltraNet

Система сети UltraNet состоит из семейства высокоскоростных программ для объединенных сетей и аппаратных изделий, способных обеспечить совокупную пропускную способность в один гигабайт в секунду. UltraNet производится и реализуется на рынке компанией Ultra Network Technologies. UltraNet обычно используется для соединения высокоскоростных компьютерных систем, таких как суперкомпьютеры, минисуперкомпьютеры, универсальные вычислительные машины, устройства обслуживания и АРМ. UltraNet может быть сама соединена с другой сетью (например, Ethernet и Token Ring) через роутеры, которые выполняют функции межсетевого интерфейса.

Концентратор в UltraNet является центральной точкой связи для главных вычислительных машин сети UltraNet. Он содержит высокоскоростную внутреннюю параллельную шину (UltraBus), объединяющую все процессоры в пределах этого концентратора. UltraBus отвечает за коммутируемую информацию в сети UltraNet. Концентраторы UltraNet обеспечивают быстрое согласование, управление перегрузкой каналов связи и прямое подключение каналов.

1.4 Концентраторы Fast Ethernet

Технология Fast Ethernet является эволюционным развитием классической технологии Ethernet. Ее основными достоинствами являются:

·   увеличение пропускной способности сегментов сети до 100 Мб/c;

·   сохранение метода случайного доступа Ethernet;

·   сохранение звездообразной топологии сетей и поддержка традиционных сред передачи данных - витой пары и оптоволоконного кабеля.

Указанные свойства позволяют осуществлять постепенный переход от сетей 10Base-T - наиболее популярного на сегодняшний день варианта Ethernet - к скоростным сетям, сохраняющим значительную преемственность с хорошо знакомой технологией: Fast Ethernet не требует коренного переобучения персонала и замены оборудования во всех узлах сети. Официальный стандарт 100Base-T (802.3u) установил три различных спецификации для физического уровня (в терминах семиуровневой модели OSI) для поддержки следующих типов кабельных систем:

·   100Base-TX для двухпарного кабеля на неэкранированной витой паре UTP Category 5, или экранированной витой паре STP Type 1;

·   100Base-T4 для четырехпарного кабеля на неэкранированной витой паре UTP Category 3, 4 или 5;

·   100Base-FX для многомодового оптоволоконного кабеля.

Концентраторы SuperStack II Hub 100 компании 3Com реализуют идеи каскадируемых концентраторов, реализованные компанией 3Com впервые для концентраторов LinkBuilder FMS II, для технологии Fast Ethernet.

Семейство SuperStack II Hub 100 наследует все преимущества концентраторов LinkBuilder FMS II - объединение до 8 концентраторов в стек, общую шину для всех концентраторов, SNMP/RMON управление от одного модуля управления на стек. В семейство входят концентраторы SuperStack II Hub 100 TХ и SuperStack II Hub 100 T4, первый появившийся на рынке концентратор, поддерживающий технологию Fast Ethernet на 4 витых парах категории 3.

Управление всей системой SuperStack осуществляется с помощью интегрированной системы управления сетями Transcend компании 3Com, работающей в средах наиболее популярных открытых платформ - UNIX, Windows, NMS и OS/2.

Концентратор BayStack 100Base-T Hub компании Bay Networks имеет 12 портов 100Base-TX с разъемами RJ-45. Концентратор имеет два слота расширения. Первый слот расширения может использоваться для установки либо модуля управления с поддержкой SNMP/RMON управления, либо для установки дополнительного интерфейсного модуля с 12 портами 100Base-TX. Второй слот расширения предназначен для установки адаптера 100Base-FX с разъемом SC.

В стек можно объединять до 6 концентраторов 100Base-T Hub, что для управляемого стека дает 132 порта FastEthernet.

1.5 Концентраторы FDDI

Технология Fiber Distributed Data Interface - первая технология локальных сетей, которая использовала в качестве среды передачи данных оптоволоконный кабель.

Начальные версии различных составляющих частей стандарта FDDI были разработаны комитетом Х3Т9.5 в 1986 - 1988 годах, и тогда же появилось первое оборудование - сетевые адаптеры, концентраторы, мосты и маршрутизаторы, поддерживающие этот стандарт.

В настоящее время большинство сетевых технологий поддерживают оптоволоконные кабели в качестве одного из вариантов физического уровня, но FDDI остается наиболее отработанной высокоскоростной технологией, стандарты на которую прошли проверку временем и устоялись, так что оборудование различных производителей показывает хорошую степень совместимости.