 |
Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | |
Физическая среда передачи данных
|
|
Исторически первые сети технологии Ethernet были созданы на коаксиальном кабеле диаметром 0.5 дюйма. В дальнейшем были определены и другие спецификации физического уровня для стандарта Ethernet, позволяющие использовать различные среды передачи данных в качестве общей шины. Метод доступа CSMA/CD и все временные параметры Ethernet остаются одними и теми же для любой спецификации физической среды.
Физические спецификации технологии Ethernet на сегодняшний день включают следующие среды передачи данных:
10Base-5 - коаксиальный кабель диаметром 0.5 дюйма, называемый "толстым" коаксиалом. Имеет волновое сопротивление 50 Ом. Максимальная длина сегмента - 500 метров (без повторителей).
10Base-2 - коаксиальный кабель диаметром 0.25 дюйма, называемый "тонким" коаксиалом. Имеет волновое сопротивление 50 Ом. Максимальная длина сегмента - 185 метров (без повторителей).
10Base-T - кабель на основе неэкранированной витой пары (Unshielded Twisted Pair, UTP). Образует звездообразную топологию с концентратором. Расстояние между концентратором и конечным узлом - не более 100 м.
10Base-F - оптоволоконный кабель. Топология аналогична стандарту на витой паре. Имеется несколько вариантов этой спецификации - FOIRL, 10Base-FL, 10Base-FB.
Число 10 обозначает битовую скорость передачи данных этих стандартов - 10 Мб/с, а слово Base - метод передачи на одной базовой частоте 10 МГц (в отличие от стандартов, использующих несколько несущих частот, которые называются broadband - широкополосными).
Сетевые протоколы и их структура
Начнем с того, что протокол - это просто установленный "язык" общения программ. Вообще, что такое пересылка данных? По кабелю отправляется последовательность "битов" - нулей или единиц. Но почему этот поток доходит до целевого компьютера и что тот собирается с этим потоком делать? Естественно, должны существовать некоторые правила формирования данных, и эти правила описываются стандартными протоколами.
Про протоколы также обычно говорят, что имеются уровни вложенности сетевых протоколов. Что это означает? Во-первых, есть так называемый физический уровень. Это - просто список определений, каким должен быть сетевой кабель, толщину жил и так далее. Допустим, теперь, кабель исправен. Тогда по нему могут отправляться пакеты с данными. Но какой компьютер примет пакет? Здесь задействуется так называемый канальный уровень - в заголовке пакета указывается физический адрес компьютера - некоторое число, зашитое в сетевой карте (не IP-адрес, а MAC-адрес).
Рисунок 1 – Структура пакета
Канальный уровень = уровень Ethernet. Как вы видите, пакет содержит некоторый параметр Ethertype, задающий тип пакета. Сами данные зависят от этого типа, и их содержание уже находится на сетевом уровне. Наиболее распространены два протокола: ARP, отвечающий за преобразование IP-адресов в MAC-адреса; и самый существенный протокол - IP. Приведем структуру пакета IP (детализация поля "Data" предудущего рисунка)
Рисунок 2 – Детализация пакета «Data»
Все данные, переносимые по IP уже пересылаются на конкретный IP-адрес (это не мешает посылать широковещательных запросы всем компьютерам локальной сети - просто указывается специальный IP-адрес, например, 192.168.255.255). У протокола IP тоже есть разновидности - в пакете в установленном формате передается число, обозначающее тип протокола. Например, одним из типов протоколов, подчиненных IP, является ICMP, используемый командой ping для проверки, откликается ли компьютер.
Но наиболее распространены два следующих типа: TCP - Transmission Control Protocol и UDP - universal datagram protocol (кстати, мы уже поднялись на транспортный уровень). Отличие же между этими протоколами таково: про протокол TCP говорят, что он "надежный", то есть в процессе обмена данными производится постоянная проверка: а дошел ли пакет до цели? А протокол UDP не предусматривает никакого контроля - отправили дейтаграмму и забыли. Когда такое нужно? Очень просто, например, при прослушивании интернет-радио. Если был сбой и пакет до вас вовремя не дошел, он уже не нужен - просто проскользнули помехи - и вы слушаете дальше. Приведем структуру TCP-пакета (детализация поля "данные" с предыдущего рисунка).
Рисунок 3 – Детализация поля «Данные»
Как мы видим, в пакете указывается номер порта, на который отправлен пакет. Обычно номер порта определяет тип протокола на прикладном уровне - какому именно приложению отправлены эти данные. Однако ничего не запрещает использовать нестандартные порты для своих сервисов - просто менее удобно будет пользователям. Наиболее известные протоколы - http (просмотр страниц в интернете), pop3 (получение почты). Чтобы не повторяться, отошлю к списку стандартных портов. Сами данные, получаемые приложением вкладываются в TCP-пакет (поле "данные").
Таким образом, мы получили своеобразную иерархию вложенности пакетов. В Ethernet-пакет вложен IP-пакет, в него TPC или UDP-пакет, а в него - данные, предназначенные конкретному приложению.
Сеть PROFIBUS
В оборудовании, используемом в области автоматизации технологических процессов, таком как датчики, исполнительные механизмы, передаточные устройства, приводы и программируемые логические контроллеры, все большее применение находит цифровая микроэлектроника. Для связи этих цифровых устройств промышленного назначения с более высокоуровневыми компонентами автоматизации все чаще применяются бит-последовательные промышленные шины (bit serial Fieldbus). В настоящее время в области шин промышленного назначения (Fieldbus) используются разнообразные сети частного применения. Зачастую это приводит к изолированным несовместимым решениям.
Необходимость в открытой, независимой от поставщика системе связи привела к разработке и стандартизации PROFIBUS.
В любом стандарте на промышленную шину (Fieldbus) для полного и ясного описания протокола необходимо множество определений. В результате появляется стандарт, который, на первый взгляд, кажется сложным. Здесь приводится краткий обзор технических возможностей и основных характеристик PROFIBUS. Для получения подробной технической информации следует обратиться к германскому национальному стандарту PROFIBUS, DIN 19245.
С помощью PROFIBUS обмениваться информацией могут компоненты автоматизации любых разновидностей. Через один и тот же интерфейс могут связываться друг с другом Программируемые Логические Контроллеры (PLC), Персональные Компьютеры (PC), панели оператора и наблюдения и даже датчики и силовые приводы. PROFIBUS - это наиболее признанная из открытых шин промышленного применения (Fieldbus), обладающая широким диапазоном приложений (см. рис. 4).
Рисунок 4 – Сеть PROFIBUS
Сеть PROFIBUS построена в соответствии с многоуровневой моделью ISO 7498 — OSI. PROFIBUS определяет следующие уровни:
1 — физический уровень — отвечает за характеристики физической передачи
2 — канальный уровень — определяет протокол доступа к шине
7 — уровень приложений — отвечает за прикладные функции
Дата публикования: 2014-12-11; Прочитано: 272 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!
