Системы телекоммуникации и связи

написании собственных программ управления модемом.

1.3.2 Стандартный набор ответов модема

. OK - Модем выполнил команду без ошибок

. CONNECT - Модем установил связь со скоростью 300 bps

. RING - Модем обнаружил сигнал звонка

. NO CARRIER - Модем потерял несущую частоту

. ERROR - Ошибка в командной строке

. CONNECT X - Модем установил связь со скоростью X

. NO DIALTONE - Отсутствие сигнала станции при снятии трубки

. BUSY - Модем обнаружил сигнал "занято"

. NO ANSWER - Нет ответа после ожидания сигнала

1.3.3 Основные принципы программирования модемов

Доступ к модему происходит через последовательный асинхронный порт. При

этом для передачи модему команд их необходимо просто записать в регистр

данных COM-порта, на котором находится модем. Ответ от модема также

поступает через последовательный порт.Передавая модему команды, его можно

проинициализировать, перевести в режим автоответа или заставить набрать

номер.

Когда модем наберет номер удаленного абонента или когда модему в режиме

автоответа придет вызов, он попытается установить связь с удаленным

модемом. После установления связи модем передает компьютеру через COM-порт

специальное сообщение и переключится из командного режима в режим передачи

данных. После этого данные, передаваемые модему, перестают восприниматься

им как команды и сразу передаются по телефонной линии на удаленный модем.

Итак, после установления связи с удаленным модемом, коммуникационная

программа может начинать обмен данными. Обмен данными так же, как и

передача команд, осуществляется через COM-порт. Затем при помощи

специальной Escape-последовательности можно переключить модем из режима

передачи данных обратно в командный режим и положить трубку, разорвав связь

с удаленным модемом.

1.4 Последовательность действий для установления связи

1. Инициализация COM-порта.

Проводим инициализацию COM-порта, к которому подключен мо- дем. Для этого

программируем регистры микросхемы UART, задавая формат данных и скорость

обмена. Заметим, что модем будет проводить соединение с удаленным модемом

как раз на этой скорости. Чем скорость выше, тем быстрее будет

происходить обмен данными с удаленным модемом. Однако при увеличении

скорости на плохих телефонных линиях сильно возрастает количество ошибок.

2. Инициализация модема.

Передавая модему AT-команды через СОМ-порт, производим его инициализацию.

При помощи АТ-команд можно установить различные режимы работы модема -

выбрать протокол обмена, установить набор диагностических сообщений

модема и т.д.

3. Соединение с удаленным модемом.

Передаем модему команду набора номера (ATD). В этом случае модем набирает

номер и пытается установить связь с удаленным модемом. Или передаем

модему команду AT S0=1 для перевода его в режим автоответа. После этого

модем ожидает звонка от удаленного модема, а когда он приходит, пытается

установить с ним связь.

4. Ожидаем ответ от модема.

В зависимости от режима, в котором находится модем, он может передавать

компьютеру различные сообщения. Например, если модем производит вызов

удаленного модема (АТ-команда ATD), то модем может выдать следующие

сообщения:

. CONNECT - Успешное соединение

. BUSY - Номер занят

. NO DIALTONE - На линии отсутствует сигнал коммутатора

. NO ANSWER - Абонент не отвечает

. NO CARRIER - Неудачная попытка установить связь

Когда приходит звонок, модем передает компьютеру сообщение RING,

если регистр модема S0 равен нулю. В этом случае для ответа на звонок

надо послать модему команду АТА. Если модем находится в режиме

автоответа и регистр модема S0 не равен нулю, то модем автоматически

пытается ответить на звонок и может выдать следующие сообщения:

. CONNECT - Успешное соединение

. NO DIALTONE - Нет несущей частоты удаленного модема

. NO CARRIER - Неудачная попытка установить связь

Если модем передал компьютеру сообщение CONNECT ,значит, он успешно

произвел соединение и теперь работает в режиме передачи данных. Теперь

все данные, которые вы передадите модему через СОМ-порт, будут

преобразованы модемом в форму, пригодную для передачи по телефонным

линиям, и переданы удаленному модему. И наоборот, данные, принятые

модемом по телефонной линии, переводятся в цифровую форму и могут быть

прочитаны через СОМ-порт, к которому подключен модем.

Если модем передал компьютеру сообщения BUSY, NO DIALTONE, NO

ANSWER, NO CARRIER значит, произвести соединение с удаленным модемом не

удалось и надо попытаться повторить соединение.

5. Подключение модема в командный режим.

После окончания работы коммуникационная программа должна перевести модем

в командный режим и передать ему команду положить трубку (ATH0). Для

перевода модема в командный режим можно воспользоваться Escape-

последовательностью "+++". После того как модем перешел в командный

режим, можно опять передавать ему АТ-команды.

6. Сбрасываем сигналы на линиях DTR и RTS.

Низкий уровень сигналов DTR и RTS сообщает модему, что компьютер не готов

к приему данных через COM-порт. При работе с асинхронным

последовательным адаптером вы можете использовать механизм прерываний.

Так как передача и прием данных модемом представляют собой длительный

процесс, то применение прерываний от порта позволяет использовать

процессорное время для других нужд.

1.5 Протоколы обмена данными

1.5.1 Протоколы коррекции ошибок нижнего уровня

При передаче данных по зашумленным телефонным линиям всегда существует

вероятность, что данные, передаваемые одним модемом, будут приняты другим

модемом в искаженном виде. Например, некоторые передаваемые байты могут

изменить свое значение или даже просто исчезнуть.

Для того, чтобы пользователь имел гарантии, что его данные переданы без

ошибок, используются протоколы коррекции ошибок.

Общая форма передачи данных по протоколам с коррекцией ошибок

следующая: данные передаются отдельными блоками (пакетами) по 16-20000

байт, в зависимости от качества связи. Каждый блок снабжается заголовком, в

котором указана проверочная информация, например контрольная сумма блока.

Принимающий компьютер самостоятельно подсчитывает контрольную сумму каждого

блока и сравнивает ее с контрольной суммой из заголовка блока. Если эти две

контрольный суммы совпали, принимающая программа считает, что блок передан

без ошибок. В противном случае принимающий компьютер передает передающему

запрос на повторную пере-

дачу этого блока.

Протоколы коррекции ошибок могут быть реализованы как на аппаратном

уровне, так и на програмном. Аппаратный уровень реализации более

эффективен. Быстродействие аппаратной реализации протокола MNP примерно на

30% выше, чем програмной.

1.5.2 MNP-протоколы

MNP (Microcom Network Protocols) - серия наиболее распространенных

аппаратных протоколов, впервые реализованная на модемах фирмы Microcom. Эти

протоколы обеспечивают автоматическую коррекцию ошибок и компрессию

передаваемых данных. Сейчас известны 10 протоколов:

. MNP класса 1. Протокол коррекции ошибок, использующий асинхронный

полудуплексный метод передачи данных. Это самый простой из

протоколов MNP.

. MNP класса 2. Протокол коррекции ошибок, использующий асинхронный

дуплексный метод передачи данных.

. MNP класса 3. Протокол коррекции ошибок, использующий синхронный

дуплексный метод передачи данных между модемами (интерфейс модем -

компьютер остается асинхронным).

Так как при асинхронной передаче используется десять бит на байт -

восемь бит данных, стартовый бит и стоповый бит, а при синхронной только

восемь, то в этом кроется возможность ускорить обмен данными на 20%.

. MNP класса 4. Протокол, использующий синхронный метод передачи,

обеспечивает оптимизацию фазы данных, которая несколько улучшает

неэффективность протоколы MNP2 и MNP3. Кроме того, при изменении

числа ошибок на линии соответственно меняется и размер блоков

передаваемых данных. При увеличении числа ошибок размер блоков

уменьшается, увеличивая вероятность успешного прохождения отдельных

блоков. Эффективность этого метода составляет около 20% по

сравнению с простой передачей данных.

. MNP класса 5. Дополнительно к методам MNP4, MNP5 часто использует

простой метод сжатия передаваемой информации. Символы часто

встречающиеся в передаваемом блоке кодируются цепочками битов

меньшей длины, чем редко встречающиеся символы. Дополнительно

кодируются длинные цепочки одинаковых символов. Обычно при этом

текстовые файлы сжимаются до 35% своей исходной длины. Вместе с 20%

MNP4 это дает повышение эффективности до 50%.

Заметим, что если вы передаете уже сжатые файлы, а в большинстве это

так и есть, дополнительного увеличения эффективности за счет сжатия данных

модемом этого не происходит.

. MNP класса 6. Дополнительно к методам протокола MNP5 автоматически

переключается между дуплексным и полудуплексным методами передачи в

зависимости от типа информации. Протокол MNP6 также обеспечивает

совместимость с протоколом V.29.

. MNP класса 7. По сравнению с ранними протоколами использует более

эффективный метод сжатия данных.

. MNP класса 8. Использует протокол V.32 и соответствующий метод

работы, обеспечивающий совместимость с низкоскоростными модемами.

. MNP класса 9. Предназначен для обеспечения связи на сильно

зашумленных линиях, таких, как линии сотовой связи, междугородними

линиями, сельские линии. Это достигается при помощи следующих

методов:

. многократного повторения попытки установить связь

. изменения размера пакетов в соответствии с изменением уровня

помех на линии

. динамического изменения скорости передачи в соответствии с

уровнем помех линии

Все протоколы MNP совместимы между собой снизу вверх. При установлении

связи происходит установка наивысшего возможного уровня MNP-протокола. Если

же один из связывающихся модемов не поддерживает протокол MNP, то MNP-модем

работает без MNP-протокола.

1.5.3 Протоколы V.42 и V.42bis.

Протокол с коррекцией ошибок и преобразованием асинхронный-синхронный.

Протокол использует метод компрессии, при котором определяется частота

появления отдельных символьных строк и происходит их замена на

последовательности символов меньшей длины. Этот метод компрессии носит

название Lempel-Ziv. Данный метод компрессии обеспечивает 50% сжатие

текстовых файлов. Вместе с 20% выигрышем от синхронного преобразования это

увеличивает эффективность на 60%.

1.5.4 Режимы MNP-модемов.

MNP-модем обеспечивает следующие режимы передачи данных:

. Стандартный режим. Обеспечивает буферизацию данных, что позволяет

работать с различными скоростями передачи данных между компьютером

и модемом и между двумя модемами. В результате для повышения

эффективности передачи данных вы можете установить скорость обмена

компьютер-модем выше, чем модем-модем. В стандартном режиме работы

модем не выполняет аппаратной коррекции ошибок.

. Режим прямой передачи. Данный режим соответствует обычному модему,

не поддерживающему MNP-протокол. Буферизация данных не производится

и аппаратная коррекция ошибок не выполняется.

. Режим с коррекцией ошибок и буферизацией. Это стандартный режим

работы при связи двух MNP-модемов. Если удаленный модем не

поддерживает протокол MNP, связь не устанавливается.

. Режим с коррекцией ошибок и автоматической настройкой. Режим

используется, когда заранее не известно, поддерживает ли удаленный

модем протокол MNP. В начале сеанса связи после определения режима

удаленного модема устанавливается один из трехдругих режимов.

2. Локальные Вычислительные Сети

2.1 Введение

Система NetWare фирмы Novell позволяет так организовать архитектуру

ЛВС, чтобы удовлетворить любым специфическим требованиям. Эта способность к

модификации относится не только к прикладным программам, которые

выполняются в сети, но также к аппаратным средствам и используемым функциям

систем.

ЛВС могут состоять из одного файл-сервера, поддерживающего небольшое

число рабочих станций, или из многих файл-серверов и коммуникационных

серверов, соединенных с сотнями рабочих станций. Некоторые сети

спроектированы для оказания сравнительно простых услуг, таких, как

совместное пользование прикладной программой и файлом и обеспечение доступа

к единственному принтеру. Другие сети обеспечивают связь с большими и мини-

ЭВМ, модемами коллективного пользования, разнообразными устройствами

ввода/вывода (графопостроителями, принтерами и т. д.) и устройствам памяти

большой емкости (диски типа W.O.R.M.).

2.2 Файл-сервер и рабочие станции

Файл-сервер является ядром локальной сети. Этот компьютер (обычно

высокопроизводительный мини-компьютер) запускает операционную систему и

управляет потоком данных, передаваемых по сети. Отдельные рабочие станции и

любые совместно используемые периферийные устройства, такие, как принтеры,

- все подсоединяются к файл-серверу.

Каждая рабочая станция представляет собой обычный персональный

компьютер, работающий под управлением собственной дисковой операционной

системы (такой, как DOS, Windows или Linux). Однако в отличие от

автономного персонального компьютера рабочая станция содержит плату

сетевого интерфейса и физически соединена кабелями с файлом-сервером. Кроме

того, рабочая станция запускает специальную программу, называемой оболочкой

сети, которая позволяет ей обмениваться информацией с файл-сервером,

другими рабочими станциями и прочими устройствами сети. Оболочка позволяет

рабочей станции использовать файлы и программы, хранящиеся на файл-сервере,

так же легко, как и находящиеся на ее собственных дисках.

2.3 Операционная система рабочей станции

Каждый компьютер рабочей станции работает под управлением своей

собственной операционной системы (такой, как DOS, Windows или Linux). Чтобы

включить каждую рабочую станцию с состав сети, оболочка сетевой

операционной системы загружается в начало операционной системы компьютера.

Оболочка сохраняет большую часть команд и функций операционной системы,

позволяя рабочей станции в процессе работы выглядеть как обычно. Оболочка

просто добавляет локальной операционной системе больше функций и придает ей

гибкость.

2.4 Топология локальных сетей

Термин "топология сети" относится к пути, по которому данные

перемещаются по сети. Существуют три основных вида топологий: "общая шина",

"звезда" и "кольцо".

[pic]

Топология "общая шина" предполагает использование одного кабеля, к

которому подключаются все компьютеры сети (рис. 2.2). В случае "общая шина"

кабель используется совместно всеми станциями по очереди. Принимаются

специальные меры для того, чтобы при работе с общим кабелем компьютеры не

мешали друг другу передавать и принимать данные.

В топологии "общая шина" все сообщения, посылаемые отдельными

компьютерами, подключенными к сети. Надежность здесь выше, так как выход из

строя отдельных компьютеров не нарушит работоспособности сети в целом.

Поиск неисправностей в кабеле затруднен. Кроме того, так как используется

только один кабель, в случае обрыва нарушается работа всей сети.

[pic]

На рис. 2.3 показаны компьютеры, соединенные звездой. В этом случае

каждый компьютер через специальный сетевой адаптер подключается отдельным

кабелем к объединяющему устройству.

При необходимости можно объединять вместе несколько сетей с топологией

"звезда", при этом получаются разветвленные конфигурации сети.

С точки зрения надежности эта топология не является наилучшим решением,

так как выход из строя центрального узла приведет к остановке всей сети.

Однако при использовании топологии "звезда" легче найти неисправность в

кабельной сети.

Используется также топология "кольцо" (рис. 2.4). В этом случае данные

передаются от одного компьютера к другому как бы по эстафете. Если

компьютер получит данные, предназначенные для другого компьютера, он

передает их дальше по кольцу. Если данные предназначены для получившего их

компьютера, они дальше не передаются.

Локальная сеть может использовать одну из перечисленных топологий.

Это зависит от количества объединяемых компьютеров, их взаимного

расположения и других условий. Можно также объединить несколько локальных

сетей, выполненных с использованием разных топологий, в единую локальную

сеть. Может, например, древовидная топология

2.5 Методы доступа и протоколы передачи данных

В различных сетях существуют различные процедуры обмена данными в сети.

Эти процедуры называются протоколами передачи данных, которые описывают

методы доступа к сетевым каналам данных.

Наибольшее распространение получили конкретные реализации методов

доступа: Ethernet, Arcnet и Token-Ring.

2.5.1 Метод доступа Ethernet.

Это метод доступа, разработанный фирмой Xerox в 1975 году, пользуется

наибольшей популярностью. Он обеспечивает высокую скорость передачи данных

и надежность.

Для данного метода доступа используется топология "общая шина". Поэтому

сообщение, отправляемое одной рабочей станцией, принимается одновременно

всеми остальными, подключенными к общей шине. Но сообщение, предназначенное

только для одной станции (оно включает в себя адрес станции назначения и

адрес станции отправителя). Та станция, которой предназначено сообщение,

принимает его, остальные игнорируют.

Метод доступа Ethernet является методом множественного доступа с

прослушиванием несущей и разрешением коллизий (конфликтов) (CSMA/CD -

Carier Sense Multiple Access with Collision Detection).

Перед началом передачи рабочая станция определяет, свободен канал или

занят. Если канал свободен, станция начинает передачу.

Ethernet не исключает возможности одновременной передачи сообщений

двумя или несколькими станциями. Аппаратура автоматически распознает такие

конфликты, называемые коллизиями. После обнаружения конфликта станции

задерживают передачу на некоторое время. Это время небольшое и для каждой

станции свое. После задержки передача возобновляется.

Реально конфликты приводят к уменьшению быстродействия сети только в

том случае, если работает порядка 80-100 станций.

2.5.2 Метод доступа Arcnet.

Этот метод доступа разработан фирмой Datapoint Corp. Он тоже получил

широкое распространение, в основном благодаря тому, что оборудование Arcnet

дешевле, чем оборудование Ethernet или Token -Ring. Arcnet используется в

локальных сетях с топологией "звезда". Один из компьютеров создает

специальный маркер (сообщение специального вида), который последовательно

передается от одного компьютера к другому.

Если станция желает передать сообщение другой станции, она должна

дождаться маркера и добавить к нему сообщение, дополненное адресами

отправителя и назначения. Когда пакет дойдет до станции назначения,

сообщение будет "отцеплено" от маркера и передано станции.

2.5.3 Метод доступа Token-Ring.

Метод доступа Token-Ring был разработан фирмой IBM и рассчитан на

кольцевую топологию сети.

Этот метод напоминает Arcnet, так как тоже использует маркер,

передаваемый от одной станции к другой. В отличие от Arcnet, при методе

доступа Token-Ring имеется возможность назначать разные приоритеты разным

рабочим станциям.

2.6 АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЛОКАЛЬНЫХ СЕТЕЙ

2.6.1 Аппаратура Ethernet

Аппаратура Ethernet обычно состоит из кабеля, разъемов, Т-

коннекторов, терминаторов и сетевых адаптеров. Кабель, очевидно,

используется для передачи данных между рабочими станциями. Для подключения

кабеля используются разъемы. Эти разъемы через Т-коннекторы подключаются к

сетевым адаптерам - специальным платам, вставленным в слоты расширения

материнской платы рабочей станции. Терминаторы подключаются к открытым

концам сети.

Для Ethernet могут быть использованы кабели разных типов: тонкий

коаксиальный кабель, толстый коаксиальный кабель и неэкранированная витая

пара. Для каждого типа кабеля используются свои разъемы и свой способ

подключения к сетевому адаптеру.

В зависимости от кабеля меняются такие характеристики сети, как

максимальная длина кабеля и максимальное количество рабочих станций,

подключаемых к кабелю.

Как правило, скорость передачи данных в сети Ethernet достигает 10

Мбит в секунду, что достаточно для многих приложений.

Рассмотрим подробно состав аппаратных средств Ethernet для различных

типов кабеля.

2.6.1.1 Толстый коаксиальный кабель.

Толстый коаксиальный кабель, используемый Ethernet, имеет диаметр 0.4

дюйма и волновое сопротивление 50 Ом. Иногда этот кабель называют "желтым

кабелем". Это самый дорогостоящий из рассматриваемых нами кабелей. Институт

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5