برق. قدرت. کنترل. الکترونیک. مخابرات. تاسیسات.

دایره المعارف تاسیسات برق (اطلاعات عمومی برق)

1-6Ethernet  :

        استاندارد IEEE 802 مربوط به شبکه‌های محلی CSMA/CD است. هدف آن را یکبار مرور می‌کنیم. وقتی ایستگاهی مایل به انتقال باشد، به کابل گوش می‌کند. اگر کابل اشغال باشد، ایستگاه منتظر می‌ماند تا آزاد شود، وگر نه فوراً عمل انتقال را انجام می‌دهد. اگر دو یا چند کابل بیکار، همزمان شروع به انتقال کنند با هم برخورد خواهند کرد. تمام ایستگاه‌های برخورد کننده، به انتقال خاتمه می‌دهند، مدتی منتظر می‌مانند، و کل فرآیند را مجدداً تکرار می‌کنند.

        استاندارد IEEE 802/3 داستان جالبی دارد. شروع واقعی آن با سیستم‌ الوها بود که برای ارتباط رادیویی بین ماشین‌هایی که در جزیرة هاوایی متفرق بودند ساخته شد. بعداً امکان تشخیص وضعیت حامل اضافه شد و زیراکس PIRC سیستم CSMA/CD، Mbps 94/2 را ساخت تا بالغ بر 100 ایستگاه کاری شخصی را روی کابل 1 کیلومتری به‌هم متصل کند. این سیستم به خاطر اتر درخشان که تصور می‌شد تابش الکترومغناطیس از طریق آن انتشار می‌یابد، اترنت نامیده شد.

        تفاوت استاندارد 802/3 و مشخصة اترنت آن است که کل خانوادة سیستم‌های CSMA/CD را که با سرعتی از 1 تا Mbps 10 روی رسانه‌های مختلف کار می‌کنند، توصیف می‌کند. فیلد سرآیند در آنها نیز با هم متفاوت است.

        استاندارد اولیه، پارامترهای دیگری سیستم باند پایة 10 Mbps را که از کابل هم‌محور 50 اهمی استفاده می‌کند، مشخص می‌نماید. پارامترهای دیگری نیز برای رسانه‌ها و سرعتهای دیگر در نظر گرفته شده است.

        بسیاری از مردم از نام اترنت برای همة قراردادهای CSMA/CD استفاده می‌کنند. ولی منظور از اترنت محصول خاصی است که 802.3 را پیاده سازی می‌کند، مگر اینکه محصول اترنت مدنظر باشد.

 

کابل کشی 3/802

          چون نام اترنت به کابل اشاره دارد (اتر)، بحث خود را از آنجا شروع می‌کنیم. پنج نوع کابل کشی به‌طور متداول مورد استفاده قرار می‌گیرد(شکل 1-6). از نظر تاریخی ابتدا کابل کشی 10Base5 که اترنت ضخیم نامیده می‌شود مورد استفاده قرار گرفت.

اترنت ضخیم دارای علامتی است که مشخص می‌کند انشعاب‌ها در کجا قرار دارد. اتصال‌های آن به کمک انشعاب ومپایر (Vampire tap) انجام می‌شود، که در آن سوزنی به دقت و با فشار زیاد، تا نیمه، در هسته کابل فرو می‌رود. معنای 10Base5 این است که در 10 Mbps عمل می‌کند، از سیگنال‌دهی باند پایه استفاده می‌کند، و بخش‌هایی تا 500 متر را پشتیبانی می‌کند.

 از نظر تاریخی کابل نوع دوم، 10Base2 یا اترنت باریک بود، که بر خلاف اترنت ضخیم، انعطاف پذیر است. اتصال‌های آن، به جای انشعاب ومپایر، با استفاده از رابط‌های BNC صنعتی انجام می‌شود. استفاده از آنها ساده‌تر بوده و قابلیت اعتماد آنها بیشتر است. اترنت نازک ارزان‌تر بوده و نصب آن سهل‌تر است، اما فقط برای فاصلة 200 متری مناسب بوده و در هر قسمت از کابل فقط 30 ماشین را می‌تواند کنترل کند.

 

نام

کابل

حداکثر بخش

بخش/گروه

•-     امتیازات

10Base5

هم محور ضخیم

500    m

100

برای ستون فقرات مناسب است

10Base2

هم محور باریک

200    m

30

ارزانترین سیستم

10Base-T

به‌هم تابیده

100    m

1024

سهولت نگهداری

10Base-F

فیبر نوری

2000  m

1024

مناسب برای بین ساختمانها

شکل 1-6 متداول‌ترین انواع باند پایه شبکه‌های LAN

 

        تشخیص قطع شدگی کابل، اتصال‌های بد یا اتصال دهنده‌های ضعیف، در همة انواع رسانه‌ها مشکل عمده‌ای به شمار می‌آید. به همین دلیل، تکنیک‌هایی برای تشخیص آنها توسعه یافتند. پالسی با شکل معین به درون کابل تزریق می‌گردد. اگر پالس به مانع برخورد کند یا به انتهای کابل برسد، پژواکی ایجاد شده و برگشت داده می‌شود. با زمان‌بندی دقیق فاصلة زمانی بین ارسال پالس و دریافت پژواک، تعیین منشأ پژواک میسر می‌گردد. این تفکیک امکان سنجی دامنة زمانی نامیده می‌شود.

مشکلات مربوط به یافتن نقطة قطع کابل، سیستم‌ها را به سمت الگوی سیم‌کشی دیگری سوق می‌دهد که در آن، تمام ایستگاه‌ها با کابلی به هاب مرکزی وصل شوند. معمولاً این سیم‌ها، جفت تایده شرکت تلفن هستند و اغلب ساختمان‌های اداری به این روش سیم‌کشی شده‌اند. و معمولاً کابل‌های یدکی زیادی وجود دارد. این الگو، 10BASE-T نام دارد.

این سه الگوی سیـم‌کشی در شکــل  2-6  نشـان داده شده است. بـرای 10BASE5 یک فرستنده-گیرنده (transceiver) بر روی کابل بسته شده است، به‌طوری‌که سر وسط آن با هسته داخلی تماس دارد. فرستنده-گیرنده، حاوی مدارهایی است که تشخیص وضعیت حامل و برخورد را به عهده دارد. وقتی برخوردی تشخیص داده می‌شود، فرستنده-گیرنده‌های دیگر نیز از رخ دادن برخورد با خبر شده‌اند.

در 10Base5، کابل فرستنده-گیرنده را به برد رابط در کامپیوتر وصل می‌کند. طول کابل فرستنده-گیرنده می‌تواند تا 50 متر باشد و حاوی پنج کابل جفت تابیده است که تک تک دارای حفاظ‌اند. دو تا از این جفت‌های تابیده به ترتیب برای ورود و خروج داده‌ها هستند. دو جفت دیگر برای سیگنال‌های کنترلی وروردی و خروجی اند. جفت پنجم که همیشه مورد استفاده قرار نمی‌گیرد، امکان راه‌اندازی مدارهای فرستنده-گیرنده را به کامپیوتر می‌دهد.

به بعضی از فرستنده-گیرنده‌ها می‌توان تا هشت کامپیوتر نزدیک به‌هم را متصل کرد و تعداد فرستنده-گیرنده‌های مورد نیاز را کاهش داد.

کابل فرستنده-گیرنده به برد رابط درون کامپیوتر، منتهی می‌شود. برد رابط حاوی تراشة کنترلی است که فریم‌ها را به فرستنده-گیرنده، ارسال و دریافت می‌کند. این کنترلگر، مسئول منتاژ داده‌ها در قالب قابی مناسب و محاسبهجمع‌های کنترلی در فریم‌های خروجی و بازبینی آنها در قاب های ورودی است. بعضی از تراشه‌های کنترل‌گر، تعدادی از بافرها را برای فریم‌های ورودی، صفی از بافرهایی که باید منتقل شوند، انتقال‌های DMA با کامپیوترهای میزبان، و جنبه‌های دیگر مدیریت شبکه را، مدیریت می‌کنند.

 

شکل 2-6 سه نوع کابل 3/802 ..10BaseT  (c)   .10Base2 (b)   .10Base5 (a)

هسته

HUB

انشعاب vampire

(c)

(b)

(a)

رابطط

فرستنده-گیرنده

فرستنده ـ گیرنده +کنترلگر

فرستنده  ـ گیرنده

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

با 10Base2، اتصال به کابل، همان رابط سه‌راهی BNC غیر فعال است. قطعات الکترونیک فرستنده-گیرنده بر روی برد کنترلگر قرار دارد و هر ایستگاه همیشه دارای فرستنده-گیرنده مخصوص به خود است.

با 10BaseT، کابلی وجود ندارد، بلکه فقط هاب (جعبه‌ای پر از قطعات الکتریکی) وجود دارد. حذف یا اضافة ایستگاه در این پیکر بندی ساده‌تر است، قطع شدگی کابل به راحتی قابل تشخیص است. عیب 10Base-T این است که حداکثر طول کابل متصل به هاب، فقط 100 متر است. چون نگهداری 10Base-T ساده است، بیشتر رشد می‌کند.

کابل کشی نوع چهارم، 10Base-F است، که از فیبر نوری استفاده می‌کند. این نوع کابل به خاطر هزینة رابط‌ها و خاتمه دهنده‌ها (terminators) گران تمام می‌شود، اما امنیت آن در مقابل اختلال بالا است و در حالت ارتباط بین ساختمان‌ها یا هاب‌ها بسیار گسترده، از آن استفاده می‌شود.

 

2-6 استاندارد IEEE 802/4: گذرگاه نشانه

        گرچه 3/802 به‌طور گسترده در ادارات به کار گرفته می‌شود، طی توسعة استاندارد 3/802 افرادی از جنرال موتورز و شرکت‌های دیگر که به خودکار سازی کارخانه علاقه‌مند بودند، در بارة آن، احتیاط می‌کردند. ایستگاه بد شانس باید برای ارسال قابی مدت‌ها انتظار بکشد. دلیل دیگر آن است که، چون فریم‌های 3/802 اولویتی ندارند، برای سیستم‌های بلادرنگ مناسب نیست، زیرا در سیستم‌های بلادرنگ، فریم‌های مهم نباید به‌خاطر فریم‌های بی‌اهمیت، منتظر بمانند.

        سیستم ساده‌ای که بدترین حالت آن مشخص شده‌است، حلقه‌ای است که در آن، ایستگاه‌ها برای ارسال فریم‌ها، نوبت می‌گیرند. اگر n  ایستگاه وجود داشته باشد و ارسال هر فریم T ثانیه طول بکشد، هیچ فریمی نباید بیش از nT ثانیه منتظر بماند. پرسنل خودکارسازی کارخانه‌ها در کمیته 802 ایدة ذهنی حلقه را می‌پسندیدند ولی علاقه‌ای به پیاده سازی فیزیکی نداشتند، زیرا قطع شدن کابل حلقه، کل شبکه را از کار می‌انداخت. علاوه بر این آنها توجه داشتند که حلقه با توپولوژی خطی اغلب خطوط مونتاژ، تناسبی نداشته است. در نتیجه، استاندارد جدیدی توسعه یافت که دارای توانایی کابل پخشی 3/802 بود و رفتار بدترین حالت آن، یک حلقه بود.

        این استاندارد، یعنی 4/802، شبکه‌ای محلی به نام گذرگاه نشانه (token bus) را توصیف می‌کند. از نظر فیزیکی، گذرگاه نشانه، کابل خطی یا درختی است که ایستگاه‌ها در آن قرار دارند. از نظر منطقی، ایستگاه‌ها در یک حلقه سازمان‌دهی شده‌اند(شکل 3-6). به طوری که، هر ایستگاه آدرس ایستگاه 'چپ' و 'راست' خودش را می‌داند. وقتی حلقة منطقی ارزش‌دهی شد، ایستگاهی با شمارة بالاتر، اولین فریم را ارسال می‌کند و سپس با فرستادن فریم کنترلی خاصی به نام نشانه، به همسایة بلافصل خود اجازة ارسال می‌دهد. نشانه، در حول حلقة منطقی انتشار می‌یابد، به‌طوری‌که، دارندة‌ نشانه می‌تواند فریم را ارسال کند. چون در هر زمان، فقط یک ایستگاه، نشانه را در اختیار دارد، برخوردی رخ نمی‌دهد.

 

17

14

20

 

7

11

13

حلقه منطقی

کابل هم محور پهن باند

جهت حرکت نشانه

این ایستگاه فعلاً

در حلقه منطقی

 وجود ندارد

شکل 3-6  گذرگاه نشانه

 

 

 

 

 

 

 

 

 

        نکته‌ای که باید درک شود، این است که ترتیب فیزیکی اتصال ایستگاه‌ها به کابل، مهم نیست. چون کابل ذاتاً رسانه‌ای پخشی است، هر فریمی را دریافت می‌کند و آن فریمی که به آدرس او نیست، نادیده می‌انگارد. وقتی ایستگاهی نشانه را عبور می‌دهد، فریم نشانه‌ای را که به‌طور اختصاصی برای همسایة منطقی‌اش در حلقه آدرس‌دهی کرده‌است، می‌فرستد، محل فیزیکی ایستگاه درر کابل اهمیتی ندارد. همچنین توجه به این نکته مهم است که وقتی ایستگاه‌ها به کار می‌افتند، در وحلة نخست در حلقه قرار نمی‌گیرند(مانند ایستگاه‌های 14و19 در شکل 3-6).

        برای لایه فیزیکی، گذرگاه نشانه، از کابل هم محور 175 اهمی که در تلوزیون کابلی بکار می‌رود استفاده می‌کند. هر دو سیم تک کابلی و دو کابلی مجاز است، با سرپوش و بدون سرپوش.

 

3-6 استاندارد IEEE 802/5: حلقه نشانه

شبکه‌های حلقوی سال‌ها مورد استفاده قرار گرفته، و مدت‌ها در هر دو نوع شبکه LAN و WAN به‌کار رفته است. از بین تمام ویژگی‌های جذاب آنها، می‌توان به این واقعیت اشاره کرد که حلقه در واقع یک رسانة پخشی نیست، بلکه مجموعه‌ای از اتصالات نقطه به نقطه است که دایره‌ای را تشکیل می‌دهد. اتصال‌های نقطه به نقطه شامل تکنولوژی مشخصی است که می‌توان آن را روی کابل جفت به‌هم تابیده، کابل هم‌محور، یا فیبر نوری اجرا کرد. مهندسی حلقه نیز تقریباً به طور کامل دیجیتال است، حال آنکه به‌عنوان مثال، 3/802 دارای بخش آنالوگ عمده‌ای برای تشخیص برخوردهاست. حلقه، مناسب بوده و حد بالای دستیابی به کانال مشخص و شناخته شده است. به همین دلیل، IBM  از حلقه به‌عنوان شبکه LAN  استفاده کرد و IEEE استاندارد حلقه نشانه را ضمیمة 5/802 کرد.

همانطور که ذکر شد، حلقه مجموعه‌ای از رابط‌های حلقه است که توسط خطوط نقطه به نقطه به‌هم متصل شده است. هر بیتی که به رابط می‌رسد، در بافر 1 بیتی کپی می‌شود و سپس دوباره روی حلقه می‌رود. در این بافر بیت بررسی می‌شود و قبل از نوشته شدن روی حلقه اصلاح می‌گردد. این مرحلة‌ کپی برداری باعث تأخیر 1 بیتی در هر رابط می‌شود. حلقه و رابط‌های آن در شکل 4-6 آمده است.

 

 

 

از ایستگاه

از ایستگاه

به ایستگاه

به ایستگاه

   رابط حلقه     تأخیر 1 بیتی

ایستگاه

رابط حلقه

حلقه یکسویه

(a)

(c)

(b)

شکل 4-6 (a) شبکه حلقوی (b) حالت شنیداری (c) حالت انتقال

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

        در حلقة‌ نشانه، الگوی بیتی خاصی به نام نشانه وجود دارد که هروقت ایستگاه‌ها بیکار باشند در حلقه گردش می‌کند. وقتی ایستگاهی مایل به انتقال فریم باشد، لازم است این نشانه را تصاحب کرده و قبل از انتقال فریم آن را از حلقه خارج کند. این عمل با معکوس کردن بیت منفردی در نشانة 3 بایتی انجام می‌شود، که فوراً آن را به 3 بایت اول فریم داده‌ای نرمال تبدیل می‌کند. از آنجا که فقط یک نشانه وجود دارد، در هر لحظه فقط یک ایستگاه می‌تواند فریمی را انتقال دهد، بنابراین، مشکل دستیابی به کانال، همانند روش گذرگاه نشانه است.

        یکی از مفاهیم طراحی حلقه نشانه این است که خود حلقه باید دارای تأخیر کافی باشد، تا وقتی که تمام ایستگاه‌ها بی‌کارند، نشانه بتواند گردش کاملی در حلقه انجام دهد. تأخیر دارای دو بخش است:

تأخیر 1 بیتی که از هر ایستگاهی ناشی می‌شود، و تأخیر انتشار سیگنال.

        تقریباً در همة حلقه‌ها، طراحان باید فرض کنند که ایستگاه‌ها ممکن است در زمان‌های مختلفی (به ویژه شب‌ها) خاموش شوند. اگر رابط‌ها از طرف حلقة روشن شوند، از کار افتادن ایستگاه اثری بر رابط ندارد، و اگر روشن شدن رابط‌ها از طرف حلقه نباشد، باید طوری طراحی شود که در صورت قطع برق، ورودی را به خروجی متصل کند و در نتیجه، تأخیر یک بیتی را از بین ببرد. نکته این است که امکان دارد، روی حلقه کوتاه، تأخیری مصنوعی به حلقه وارد شود تا تضمین گردد که می‌توان نشانه را درون حلقه فرستاد.

رابط‌های حلقه‌ای دو حالت عملاتی دارند، شنیداری و انتقالی. در حالت شنیداری، بیتهای ورودی به سادگی روی خروجی خروجی نسخه‌برداری می‌شود و تأخیر 1 بیتی ایجاد می‌گردد(شکل (b) 4-6). در حالت انتقال، که فقط پس از تصاحب نشانه قابل حصول است، رابط رقابت بین ورودی و خروجی را از بین می‌برد و داده‌های خود را وارد حلقه می‌کند. رابط برای آنکه قادر باشد در 1 بیت زمانی از حالت شنیداری به حالت انتقال برود، معمولاً باید یک یا چند فریم را خودش ذخیره کند، نه اینکه آنها را در چنین اعلان کوتاهی، از ایستگاه واکشی (fetch) نماید.

        بیت‌هایی که حول حلقه انتشار یافته‌است، به محض بازگشت، فرستنده آنها را از حلقه حذف می‌کند. ایستگاه فرستنده می‌تواند آنها را ذخیره کند تا با داده‌های اولیه مقایسه نماید و میزان قابلیت اعتماد حلقه را به دست آورد، یا آنکه آنها را از بین ببرد. این معماری حلقه، محدودیتی در اندازة حلقه ایجاد نمی‌کند. زیرا کل فریم هرگز در یک لحظه روی حلقه ظاهر نمی‌شود. ایستگاه، پس از انتقال آخرین بیت از آخرین فریم، باید نشانه را تولید کند. وقتی آخرین بیت فریم حول حلقه چرخید و بازگشت، باید حذف شود و رابط به حالت شنیداری برود و از حذف نشانه جلوگیری کند.

        اعلام وصول قاب‌ها کار پیچیده‌ای نیست. قالب فریم باید فیلد 1 بیتی برای اعلام وصول داشته باشد، که در ابتدا صفر است. وقتی ایستگاه مقصد فریمی را دریافت کرد، این بیت را معکوس می‌کند. البته، اگر اعلام وصول بدان معنا باشد که جمع کنترلی، رسیدگی و تأیید شده است، این بیت باید جمع کنترلی را دنبال کند و رابط حلقه‌ای باید بتواند به محض ورود آخرین بیت، جمع کنترلی را رسیدگی کند. وقتی فریمی به چند ایستگاه پخش می‌شود، باید از مکانیزم اعلام وصول پیچیده‌تری استفاده کرد.

        هنگامی که ترافیک سبک باشد، نشانه، بیشتر وقت خود را به بطالت دور حلقه می‌گذراند. گاهی ایستگاهی آن را در اختیار می‌گیرد، فریمی را انتقال می‌دهد و سپس نشانه جدید را در خروجی قرار می‌دهد. اگر ترافیک سنگین باشد، به طوریکه در هر ایستگاه صفی وجود داشته باشد، به محض آنکه ایستگاهی انتقال خود را به پایان برساند و نشانه را دوباره تولید کند، ایستگاه بعدی این نشانه را می‌بیند و تصاحب می‌کند. در این روش اجازه انتقال، به طریق نوبتی، حول حلقه می‌چرخد. تحت شرایط بار سنگین، کارآیی به صد در صد نزدیک می‌شود.

صفحات جانبی

نظرسنجی

    لطفاً نظرات خود را درمورد وبلاگ با اینجانب در میان بگذارید.(iman.sariri@yahoo.com)نتایج تاکنون15000مفید و 125غیرمفید. با سپاس


  • آخرین پستها

آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :