Mạng cấu trúc liên kết vòng. Cấu trúc liên kết mạng. Điểm đánh dấu được sử dụng để làm gì?

thuê bao phải phức tạp hơn đáng kể so với thiết bị của thuê bao ngoại vi. Trong trường hợp này, không cần phải nói đến quyền bình đẳng của tất cả người đăng ký (như trên xe buýt). Thông thường máy tính trung tâm là máy tính mạnh nhất, tất cả các chức năng quản lý sàn giao dịch đều được gán cho nó. Về nguyên tắc, không thể xảy ra xung đột trong mạng có cấu trúc liên kết hình sao vì việc quản lý hoàn toàn tập trung.

Nếu chúng ta nói về khả năng chống lại sự cố máy tính của ngôi sao thì sự thất bại máy tính ngoại vi hoặc thiết bị mạng của nó không ảnh hưởng đến hoạt động của phần còn lại của mạng theo bất kỳ cách nào, nhưng bất kỳ lỗi nào máy tính trung tâm làm cho mạng hoàn toàn không thể hoạt động. Về vấn đề này, các biện pháp đặc biệt phải được thực hiện để tăng độ tin cậy của máy tính trung tâm và thiết bị mạng của nó.

Đứt cáp hoặc ngắn mạch trong đó, với cấu trúc liên kết hình sao, việc trao đổi chỉ với một máy tính bị gián đoạn, còn tất cả các máy tính khác vẫn có thể tiếp tục hoạt động bình thường.

Không giống như xe buýt, trong một ngôi sao chỉ có hai thuê bao trên mỗi đường liên lạc: một thuê bao trung tâm và một thuê bao ngoại vi. Thông thường, hai đường liên lạc được sử dụng để kết nối chúng, mỗi đường truyền thông tin theo một hướng, nghĩa là trên mỗi đường liên lạc chỉ có một máy thu và một máy phát. Đây gọi là chuyển giao điểm-điểm. Điều này làm cho mọi việc dễ dàng hơn nhiều phần cứng mạng so với bus và loại bỏ nhu cầu sử dụng các đầu cuối bên ngoài bổ sung.

Vấn đề suy giảm tín hiệu trên đường truyền cũng được giải quyết dễ dàng hơn so với trường hợp trên xe buýt, vì mỗi máy thu luôn nhận được tín hiệu ở cùng mức. Độ dài tối đa của mạng có cấu trúc liên kết hình sao có thể dài gấp đôi so với mạng bus (nghĩa là 2 L inc), vì mỗi cáp kết nối trung tâm với thuê bao ngoại vi có thể có độ dài L inc.

Một nhược điểm nghiêm trọng của cấu trúc liên kết hình sao là giới hạn nghiêm ngặt về số lượng người đăng ký. Thông thường, một thuê bao trung tâm có thể phục vụ không quá 8-16 thuê bao ngoại vi. Trong những giới hạn này, việc kết nối những người đăng ký mới khá đơn giản, nhưng ngoài chúng thì điều đó là không thể. Trong một ngôi sao, có thể kết nối một thuê bao trung tâm khác thay vì một thuê bao ngoại vi (kết quả là một cấu trúc liên kết của một số ngôi sao được kết nối với nhau).

Ngôi sao thể hiện trong hình. 1.6, được gọi là một ngôi sao đang hoạt động hay một ngôi sao thực sự. Ngoài ra còn có một cấu trúc liên kết được gọi là sao thụ động, nó chỉ giống một ngôi sao về bề ngoài (Hình 1.11). Hiện tại, nó phổ biến hơn nhiều so với một ngôi sao đang hoạt động. Chỉ cần nói rằng nó được sử dụng trong mạng Ethernet phổ biến nhất hiện nay.

Ở trung tâm của mạng có cấu trúc liên kết này, không có máy tính mà là một thiết bị đặc biệt - bộ tập trung hay còn được gọi là hub, thực hiện chức năng tương tự như bộ lặp, nghĩa là nó khôi phục các tín hiệu đến và chuyển tiếp chúng đến tất cả các đường truyền thông khác.

Cơm. 1.11.

Hóa ra, mặc dù cách bố trí cáp tương tự như một ngôi sao thực sự hoặc đang hoạt động, nhưng trên thực tế Chúng ta đang nói về về cấu trúc liên kết bus, vì thông tin từ mỗi máy tính được truyền đồng thời đến tất cả các máy tính khác và không có thuê bao trung tâm. Tất nhiên, một ngôi sao thụ động đắt hơn một chiếc xe buýt thông thường, vì trong trường hợp này cũng cần có một trung tâm. Tuy nhiên, nó cung cấp một số Tính năng bổ sung, đặc biệt gắn liền với ưu điểm của ngôi sao, giúp đơn giản hóa việc bảo trì và sửa chữa mạng. Đó là lý do tại sao trong Gần đây ngôi sao thụ động đang ngày càng thay thế ngôi sao thực sự, được coi là một cấu trúc liên kết không mấy hứa hẹn.

Cũng có thể phân biệt một loại cấu trúc liên kết trung gian giữa một ngôi sao chủ động và thụ động. Trong trường hợp này, hub không chỉ chuyển tiếp các tín hiệu đến nó mà còn điều khiển việc trao đổi nhưng bản thân nó không tham gia vào việc trao đổi (điều này được thực hiện trong mạng 100VG-AnyLAN).

Ưu điểm lớn của ngôi sao (cả chủ động và thụ động) là tất cả các điểm kết nối đều được tập hợp lại một nơi. Điều này giúp có thể dễ dàng giám sát hoạt động của mạng, bản địa hóa các lỗi bằng cách ngắt kết nối một số thuê bao nhất định khỏi trung tâm (ví dụ, điều này là không thể trong trường hợp cấu trúc liên kết xe buýt) và cũng hạn chế quyền truy cập của những người không được ủy quyền vào kết nối. điểm quan trọng đối với mạng. Trong trường hợp hình sao, thuê bao ngoại vi có thể được tiếp cận bằng một cáp (truyền theo cả hai hướng) hoặc hai (mỗi cáp truyền theo một trong hai hướng ngược nhau), trong đó hướng sau phổ biến hơn nhiều.

Một nhược điểm chung của tất cả các cấu trúc liên kết hình sao (cả chủ động và thụ động) là mức tiêu thụ cáp cao hơn đáng kể so với các cấu trúc liên kết khác. Ví dụ: nếu các máy tính được đặt trên một dòng (như trong Hình 1.5), thì khi chọn cấu trúc liên kết hình sao, bạn sẽ cần nhiều cáp hơn nhiều lần so với khi chọn cấu trúc liên kết bus. Điều này ảnh hưởng đáng kể đến chi phí của toàn bộ mạng và làm phức tạp đáng kể việc lắp đặt cáp.

Cấu trúc liên kết vòng

Vòng là một cấu trúc liên kết trong đó mỗi máy tính được kết nối bằng đường truyền thông với hai máy tính khác: từ một máy tính nhận thông tin và truyền thông tin đến máy tính kia. Trên mỗi đường truyền thông, như trong trường hợp của một ngôi sao, chỉ có một máy phát và một máy thu hoạt động (giao tiếp điểm-điểm). Điều này cho phép bạn từ bỏ việc sử dụng các thiết bị đầu cuối bên ngoài.

Một tính năng quan trọng của vòng là mỗi máy tính chuyển tiếp (khôi phục, khuếch đại) tín hiệu đến nó, nghĩa là nó hoạt động như một bộ lặp. Suy giảm tín hiệu trong toàn bộ vòng không thành vấn đề, chỉ có sự suy giảm giữa các máy tính lân cận của vòng là quan trọng. Nếu chiều dài cáp tối đa, bị giới hạn bởi sự suy giảm, là L pr thì tổng chiều dài của vòng có thể đạt tới NL pr, trong đó N là số lượng máy tính trong vòng. Kích thước đầy đủ mạng trong giới hạn sẽ là NL pr/2, vì vòng sẽ phải được gấp làm đôi. Trong thực tế kích thước mạng vòngđạt tới hàng chục km (ví dụ: trong mạng FDDI). Chiếc nhẫn vượt trội hơn đáng kể so với bất kỳ cấu trúc liên kết nào khác về mặt này.

Trong cấu trúc liên kết vòng, không có trung tâm được xác định rõ ràng; tất cả các máy tính có thể giống hệt nhau và có quyền bình đẳng. Tuy nhiên, thường thì một người đăng ký đặc biệt được phân bổ trong vòng để quản lý hoặc kiểm soát việc trao đổi. Rõ ràng là sự hiện diện của một thuê bao điều khiển duy nhất như vậy sẽ làm giảm độ tin cậy của mạng, vì sự cố của nó sẽ ngay lập tức làm tê liệt toàn bộ tổng đài.

Nhưng nó có hai điểm khác biệt về thiết kế:

Mạng được đóng thành một vòng - do đó không cần có thiết bị đầu cuối;
- một trong các máy tính trên mạng tạo ra một “mã thông báo” được truyền từ máy tính này sang máy tính khác. Giao thức vận chuyển, trên cơ sở mạng đó thường hoạt động, được gọi là Nhẫn mã thông báo.

Điểm đánh dấu là gì?

Mã thông báo là một khung ba byte được gửi từ nút mạng này sang nút mạng khác. Có hai chế độ hoạt động mạng với mã thông báo: bình thường (tốc độ truyền dữ liệu mạng lên tới 4 Mbit/s) và phát hành mã thông báo nhanh (tốc độ truyền dữ liệu lên tới 16 Mbit/s). Các thử nghiệm đưa công nghệ này vào mạng 100 megabit đã thất bại, vì vậy theo thời gian công nghệ này đã bị bỏ rơi ở Hiện nay nó đã lỗi thời và khó có thể xuất hiện trên đường đời của bạn.

Điểm đánh dấu được sử dụng để làm gì?

Để không làm tắc nghẽn mạng với lưu lượng chuyển tiếp không cần thiết và để tránh va chạm, một điểm đánh dấu được đưa vào. Nguyên tắc hoạt động là thế này: chỉ máy tính nhận được mã thông báo mới có thể bắt đầu truyền dữ liệu đến máy chủ khác trên mạng. Nếu máy tính nhận được mã thông báo không truyền dữ liệu thì mã thông báo sẽ chuyển sang máy tính tiếp theo. Các máy tính còn lại trên mạng đang ở trạng thái khoảnh khắc này không có điểm đánh dấu, là người nghe. Ngoại lệ đối với quy tắc này là các mạng hoạt động ở chế độ phát hành mã thông báo nhanh. Trong các mạng này, máy tính bắt đầu truyền ngay lập tức tạo ra mã thông báo miễn phí.

Máy tính nhận mã thông báo và có thông tin để truyền sẽ thay đổi một bit trong mã thông báo và bắt đầu gói khởi đầu bay đến đích của nó. Sau khi bay vòng tròn, điểm đánh dấu hoặc gói dữ liệu tiếp theo sẽ quay trở lại trạm gửi. Trong trường hợp này, trạm gửi có thể kiểm tra thông tin từ gói được trả về và kiểm tra xem gói đã được gửi đến người nhận hay chưa. Sau đó, gói sẽ bị phá hủy.

Công nghệ Token Ring có cả người hâm mộ và đối thủ, tuy nhiên, nó cũng giống như bất kỳ công nghệ nào khác, đều có những ưu và nhược điểm.

Độ tin cậy cao hơn của việc truyền dữ liệu, bởi vì mạng được sử dụng một cách “có tổ chức” hơn và không có xung đột;
- chi phí lắp đặt thấp, mặc dù cần nhiều cáp hơn;
- nếu một nút mạng bị lỗi thì các nút còn lại vẫn tiếp tục hoạt động đầy đủ (trừ khi cáp bị hỏng).

Cấu trúc liên kết mạng này (sơ đồ của nó được hiển thị trong Hình 4.5) được sử dụng rộng rãi để xây dựng mạng SDH sử dụng hai cấp độ đầu tiên của hệ thống truyền tải SDH(tốc độ truyền 155,52 và 622,08 Mbit/s) trên mạng truy cập. Đặc điểm và ưu điểm chính của cấu trúc liên kết này là dễ dàng cung cấp hệ thống bảo vệ loại “1+1” do có các bộ ghép kênh đồng bộ. LỜ MỜ hai cặp cổng tuyến tính quang học (tổng hợp). Chúng có thể tạo thành SLT ở dạng cấu trúc vòng đôi với các luồng kỹ thuật số đếm (chúng được hiển thị bằng các mũi tên trong Hình 4.5).

Cấu trúc liên kết vòng có một số thuộc tính cho phép mạng tự phục hồi, tức là cung cấp sự bảo vệ khỏi một số lượng đủ 226

các loại hư hỏng thường gặp. Vì vậy, chúng ta hãy tập trung vào các tính chất cơ bản của cấu trúc liên kết mạng vòng một cách chi tiết hơn.

Khả năng “trí tuệ” LỜ MỜ cho phép hình thành các mạng tự phục hồi vòng tròn (“tự phục hồi”) gồm hai loại: một chiều và hai chiều.

Loại mạng đầu tiên sử dụng hai sợi quang. Mỗi luồng kỹ thuật số được truyền đi sẽ được gửi dọc theo mạng vòng theo cả hai hướng (ngược lại) và tại điểm nhận, như trong trường hợp bảo vệ “1+1” trong cấu trúc liên kết mạng “điểm-điểm” (xem Hình 4.2) ), lựa chọn được thực hiện một trong hai tín hiệu nhận được (ví dụ, chất lượng tốt nhất về tỷ lệ lỗi thấp nhất). Việc truyền các luồng kỹ thuật số trên tất cả các phần chính của SLT xảy ra theo một hướng (ví dụ: theo chiều kim đồng hồ) và qua tất cả các phần dự phòng - theo hướng ngược lại. Do đó, mạng vòng như vậy được gọi là đơn hướng với chuyển mạch SLT hoặc với dự trữ được chỉ định. Sơ đồ luồng tín hiệu qua các phần chính và dự phòng của SLT của mạng vòng đang được xem xét được hiển thị trong Hình 2. 4.5.

Một mạng vòng hai chiều có thể được hình thành bằng cách sử dụng hai (cấu trúc liên kết

"vòng kép") hoặc bốn sợi quang (hai "vòng kép"). Trong mạng vòng hai chiều có hai sợi, các DLC được truyền không bị trùng lặp. Khi một mạng như vậy hoạt động, các luồng điểm truy cập kỹ thuật số được truyền dọc theo vòng dọc theo con đường ngắn nhất theo các hướng ngược nhau (do đó có tên là “vòng hai chiều”). Nếu lỗi xảy ra ở bất kỳ phần nào của SLT thông qua LỜ MỜđược bật ở cuối phần bị lỗi, toàn bộ luồng kỹ thuật số đi vào phần này sẽ được chuyển sang hướng ngược lại. Cấu hình mạng này còn được gọi là vòng có phần chuyển mạch hoặc một chiếc nhẫn được bảo vệ bởi một khu dự trữ chung.

Một ví dụ về mạng vòng hai chiều có hai OB được hiển thị trong Hình 2. 4.6. Nó hiển thị sơ đồ luồng tín hiệu cho một trong các tùy chọn kết nối điểm truy cập ở chế độ vận hành (trước khi khẩn cấp) (Hình 4.6, MỘT) và trong chế độ khẩn cấp trong trường hợp một trong các phần SLT của mạng vòng bị lỗi, phần này bị gạch chéo (Hình 4.6, b). Phần SLT bị hỏng sẽ bị loại khỏi sơ đồ vòng nhưng kết nối giữa tất cả các điểm truy cập trên mạng vẫn được bảo toàn.

So sánh các mạng vòng một chiều và hai chiều với hai sợi với nhau, cần lưu ý rằng nếu một phần bị lỗi thì toàn bộ chức năng của một trong hai mạng này có thể được duy trì. Tuy nhiên, trong hầu hết các trường hợp, mạng vòng hai chiều sẽ kinh tế hơn vì nó yêu cầu ít băng thông. Điều này được giải thích là do các sợi quang giống nhau được sử dụng cho tín hiệu được truyền ở các phần giao nhau khác nhau của mạng vòng (cả ở chế độ hoạt động chính và khẩn cấp). Đồng thời, vòng mạng một chiều dễ thực hiện hơn.

Mạng vòng một chiều phù hợp hơn với lưu lượng "hướng tâm", đặc biệt là đối với các mạng truy cập đến nút gần nhất. Các vòng mạng hai chiều thích hợp hơn cho lưu lượng đồng đều, chẳng hạn như để xây dựng các đường kết nối kỹ thuật số giữa các tổng đài điện thoại điện tử mạnh hoặc các trạm chuyển mạch kỹ thuật số (DSC).

Mạng vòng bốn sợi hai chiều cung cấp nhiều hơn cấp độ cao khả năng chịu lỗi cao hơn mạng vòng có hai sợi quang, nhưng chi phí xây dựng mạng vòng bốn sợi quang cao hơn đáng kể. TRONG cấu trúc mạng với hai vòng đôi, nếu có sự cố ở bất kỳ phần nào của SLT, ban đầu sẽ cố gắng chuyển sang một cặp sợi quang khác trong cùng phần (không thành công). Nhưng nếu điều này không thành công thì việc cấu hình lại mạng vòng sẽ được thực hiện, tương tự như trong Hình 2. 4.6, b.

Mặc dù mạng vòng 4 sợi có chi phí cao nhưng gần đây nó được sử dụng ngày càng nhiều trong các mạng tốc độ cao. SDH, vì nó mang lại độ tin cậy rất cao.

Ở trên, chúng tôi chỉ xem xét trường hợp khi một phần SLT của mạng vòng ở trong tình trạng khẩn cấp, tức là. cáp quang cáp đường dây. Tuy nhiên, trong mạng như vậy bộ ghép kênh cũng có thể bị lỗi. Trong tình huống này, tính năng dự phòng như vậy không được sử dụng và khả năng hoạt động của toàn bộ mạng (ở cấp độ đơn vị tuyến tính) được khôi phục bằng cách loại bỏ bộ ghép kênh bị hỏng khỏi sơ đồ hoạt động. Hệ thống hiện đại sự quản lý LỜ MỜ cung cấp giải pháp cho phép luồng kỹ thuật số bỏ qua bộ ghép kênh bị lỗi tại một điểm nhất định trong mạng vòng.

Mạng lưới cấp nước là một tập hợp các đường ống qua đó nước được vận chuyển đến người tiêu dùng. Mục đích chính của mạng lưới cấp nước là cung cấp cho người tiêu dùng nước với số lượng, chất lượng tốt và áp suất cần thiết. Thông thường, hệ thống ống nước ngoài việc cung cấp nước cho nhu cầu sinh hoạt còn cung cấp nhu cầu chữa cháy. Thiết kế mạng lưới cấp nước có tính đến sự hợp tác trạm bơm, tháp nước và các bộ phận khác của hệ thống cấp nước.

Truy tìm mạng lưới cấp nước bao gồm việc tạo cho nó một hình dạng hình học nhất định. Nó phụ thuộc vào: cấu hình của khu định cư, vị trí đường phố, dãy nhà, công trình công cộng và công nghiệp, vị trí nguồn cấp nước và nhiều yếu tố khác.

N.S. - trạm bơm

B - tháp nước

Hình - Sơ đồ mạng lưới cấp nước vòng tròn

Mạng vòng được sử dụng ở các khu vực đông dân cư có đường viền gần hình vuông hoặc hình chữ nhật. Trong các mạng này, đường ống tạo thành một hoặc nhiều mạch kín - vòng. Nhờ đổ chuông, mỗi phần nhận được điện từ hai đường dây trở lên, điều này làm tăng đáng kể độ tin cậy của mạng và tạo ra một số lợi thế khác. Mạng lưới vòng đảm bảo cung cấp nước liên tục ngay cả trong trường hợp tai nạn khu vực riêng biệt: khi tắt phần khẩn cấp, việc cấp nước cho các đường dây mạng khác không dừng. Họ ít gặp tai nạn hơn vì... họ không gặp phải những cú sốc thủy lực mạnh. Khi một đường ống bị đóng lại nhanh chóng, nước chảy vào nó sẽ chảy vào các đường ống khác trong mạng lưới và tác dụng của búa nước sẽ giảm đi. Nước trong mạng không bị đóng băng, vì ngay cả với một lượng nước nhỏ, nó vẫn lưu thông qua tất cả các đường dẫn, mang theo nhiệt. Mạng vòng thường dài hơn mạng ngõ cụt một chút nhưng được làm bằng các ống có đường kính nhỏ hơn. Chi phí của mạng vòng cao hơn một chút so với mạng ngõ cụt. Nhờ vào độ tin cậy cao chúng được sử dụng rộng rãi trong cung cấp nước. Chúng đáp ứng đầy đủ yêu cầu về cấp nước chữa cháy. Sau khi tính toán xong lượng nước tiêu thụ giải quyết, mạng lưới phân phối vòng được truy tìm. Với mục đích này, các đường ống được vẽ trên lãnh thổ của cơ sở cấp nước (sơ đồ của làng), điểm cuối và điểm đầu của chúng được kết nối, tạo thành các vòng khép kín và nước được cung cấp cho các cơ sở lớn. Tiếp theo, các nút và phần được phác thảo trên mạng vòng. Mỗi phần của mạng được phân tích và đo lường. Tất cả các kết quả được tóm tắt trong một bảng. Cần lưu ý rằng đặc điểm của mạng lưới vòng là nước được phân phối đến người tiêu dùng nước ở hầu hết các khu vực của nó, có nghĩa là tất cả đều là khu vực có chi phí đi lại. Ngoại lệ duy nhất là những khu vực mà việc tháo rời nước rõ ràng là không phù hợp. Đây có thể là những khu vực cung cấp nước cho những người tiêu dùng nước lớn (ví dụ: nhà tắm, bệnh viện, cơ sở y tế, v.v.).

Cấu trúc liên kết vòng là một cấu trúc liên kết trong đó mỗi máy tính được kết nối bằng đường truyền thông với chỉ hai máy tính khác: từ máy tính này chỉ nhận thông tin và máy tính kia chỉ truyền thông tin. Trên mỗi đường truyền thông, như trong trường hợp của một ngôi sao, chỉ có một máy phát và một máy thu. Điều này cho phép bạn tránh sử dụng các thiết bị đầu cuối bên ngoài.
Mỗi máy tính chuyển tiếp (làm mới) tín hiệu, nghĩa là hoạt động như một bộ lặp, do đó độ suy giảm tín hiệu trên toàn vòng không quan trọng, chỉ có sự suy giảm giữa các máy tính lân cận của vòng là quan trọng. Trong trường hợp này, không có trung tâm được xác định rõ ràng; tất cả các máy tính đều có thể giống nhau. Tuy nhiên, thường thì một người đăng ký đặc biệt được phân bổ trong vòng để quản lý việc trao đổi hoặc kiểm soát việc trao đổi. Rõ ràng là sự hiện diện của một thuê bao điều khiển như vậy sẽ làm giảm độ tin cậy của mạng vì sự cố của nó sẽ ngay lập tức làm tê liệt toàn bộ tổng đài.
Việc kết nối những người đăng ký mới với “đổ chuông” thường hoàn toàn không gây đau đớn, mặc dù nó yêu cầu phải tắt toàn bộ mạng bắt buộc trong suốt thời gian kết nối. Giống như cấu trúc liên kết xe buýt, số tiền tối đa Số lượng người đăng ký trong vòng có thể khá lớn (1000 hoặc hơn). Được sử dụng làm phương tiện truyền thông trên mạng cặp xoắn hoặc cáp quang. Tin nhắn luân chuyển theo vòng tròn.
Một máy trạm có thể truyền thông tin đến một máy khác trạm làm việc, chỉ sau khi nhận được quyền truyền (mã thông báo) nên các xung đột mới được loại trừ. Thông tin được truyền dọc theo vòng từ máy trạm này sang máy trạm khác, vì vậy nếu một máy tính bị lỗi, trừ khi thực hiện các biện pháp đặc biệt, toàn bộ mạng sẽ bị lỗi.
Cấu trúc liên kết vòng thường có khả năng chống quá tải tốt nhất; nó đảm bảo hoạt động đáng tin cậy với luồng thông tin lớn nhất được truyền qua mạng, bởi vì, theo quy định, không có xung đột (không giống như xe buýt) và không có thuê bao trung tâm (không giống như một ngôi sao) .