Топология локальных промышленных сетей

По мере эволюции вычислительных систем сформировались сле-дующие разновидности архитектуры компьютерных сетей:

— одноранговая архитектура;

— классическая архитектура «клиент-сервер»;

— архитектура «клиент-сервер» на основе Web-технологии.

При одноранговой архитектуре все ресурсы вычислительной сис-темы, включая информацию, сконцентрированы в центральном ком-пьютере, называемым еще мэйнфреймом (main frame — центральный блок компьютера). В качестве основных средств доступа к информа-ционным ресурсам использовались однотипные алфавитно-цифровые терминалы, соединяемые с центральным компьютером кабелем.

«Клиент-сервер». Особенность данно-го класса систем состоит в децентрализации архитектуры автономных вычислительных систем и их объединении в глобальные компьютер-ные сети. Создание данного класса систем связано с появлением пер-сональных компьютеров, взявших на себя часть функций центральных компьютеров. В результате появилась возможность создания глобаль-ных и локальных вычислительных сетей, объединяющих персональ-ные компьютеры

Выделяют следующие модели архи-тектуры «клиент-сервер»:

— модель доступа к удаленным данным;

— модель сервера управления данными;

— модель комплексного сервера;

— трехзвенную архитектуру «клиент — сервер».

Модель доступа к удаленным данным, при которой на сервере расположены только данные, имеет следующие особенности:

— невысокую производительность, так как вся информация обра-батывается на рабочих станциях;

— снижение общей скорости обмена при передаче с сервера на рабочие станции больших объемов информации для обработки.

Модель сервера управления данными целесообразно использовать в случае обработки умеренных, не увеличивающихся со временем объемов информации. При этом сложность прикладного компонента должна быть невысокой.

Модель комплексного сервера строится в предположении, что процесс, выполняемый на компьютере-клиенте, ограничивается функциями представления, а собственно прикладные функции и функции доступа к данным выполняются сервером.

Модель комплексного сервера является оптимальной для крупных сетей, ориентированных на обработку больших и увеличивающихся со временем объемов информации.

Топология сети описывает способ объединения различных сете-вых устройств. Выбор топологии влияет на характеристики сети: спо-соб доступа к сети, возможность ее расширения, надежность. Основ-ными топологиями являются: шина (bus), кольцо (ring), звезда (star).

При построении сетей используются два варианта подключения сетевых устройств: радиальное и магистральное:

— радиальное соединение между двумя сетевыми устройствами (компьютером, PLC и т.п.) называется соединением точка к точке (point to point interface)

— магистральное соединение сетевых устройств, при котором се-тевые устройства независимо выходят на общую линию передачи, на-зывается «многоточечным» соединением (multipoint).

Топология «Шина» (магистраль). Наиболее простые и распро-страненные сети. Для объединения группы устройств в сеть здесь применяется единый (магистральный) кабель, имеющий несколько промежуточных ответвлений, которые используются для соединения магистрального провода с сетевыми устройствами (рис.1.4). Тип со-единения — многоточечный. Каждое сетевое устройство может пере-давать данные только в том случае, если другие «молчат».  

Сеть с такой топологией отличается легкостью расширения, одна-ко чем больше абонентских узлов в сети, тем ниже ее производитель-ность. Выход из строя магистрального кабеля влечет за собой оста-новку всей сети, однако выход из строя одного узла не нарушает ра-ботоспособности сети.

Топология «Кольцо». Информация передается от узла к узлу по-следовательно по физическому кольцу. Каждый узел передает инфор-мацию только одному из узлов (рис.1.5). Тип соединения — точка к точке. Приемный узел выступает в роли повторителя, регенерируя по-лученную информацию. 

К передатчикам и приемникам здесь предъявляются более низкие требования, чем в широковещательных конфигурациях, где переда-ваемые данные получают все узлы сети. На различных участках сети могут использоваться разные виды физической передающей среды.

Выход из строя линии связи приводит к отказу сети.

Топология «Звезда». Все сетевые узлы подключены собствен-ным физическим каналом связи к центральному концентратору или промышленному контроллеру (рис.1.6). Тип соединения — точка к точке. Информация от периферийного передающего узла поступает к другим периферийным узлам через центральный узел.