И телекоммуникационных процессов

в информационных системахФункциональные или целевые вычислительные процессы в информационных системах реализуются в устройствах накопления и хранения информации, устройствах ввода и сбора первичной информации и устройствах представления информации (см. рис. 1.1). Вычислительные процессы, выполняемые в устройствах передачи сигналов, служат для транспортировки пакетов информации и работают не с их содержимым, а с их заголов­ками и выполняют собственно транспортировку, коммутацию и маршрутизацию пакетов, контроль за качеством передаваемой информации при необходимой скорости ее передачи.

Устройства передачи информации представляют собой, как правило, сеть передачи данных (информации), состоящую из множества сетевых узлов (Network Node — NN) с размещенной в них аппаратурой связи — DCE (Digital Communication Equipment) и коммутации, соединенных между собой пучками физических линий (волоконно-оптических или электрических).

Устройства ввода и сбора первичной информации и устройства ее накопления и хранения в этом случае могут рассматриваться как терминальные цифровые устройства—DTE (Digital Terminal Equipment).

DTE могут непосредственно подключаться к ближайшему сетевому узлу с помощью сетевого кабеля либо через специализированное телекоммуникационное оборудование—модем, ecли DTE и NN значительно удалены друг от друга (рис. 1.6).

Интерфейс реализует связь между DTE и DCE на физическом уровне и представляет из себя платы (или отдельные устройства), входящие как в состав DTE, так и в DCE, сетевой кабель и разъемы, позволяющие подключать его к DTE и DCE. Он реализует механические, электрические, функциональные и процедурные параметры соедине Наиболее популярный интерфейс RS-232 (V.24). Он обеспечивает скорость передачи информации до 19200 бит/с при длине соединительного кабеля до 15 метров. При использовании более новых интерфейсов RS-422A, RS-423 А и RS-449 (V.36) можно обеспечить высокоскоростную работу на больших расстояниях. Аппаратная реализация интерфейса RS-232 включает последовательный адаптер и разъемное соединение (механический интерфейс (рис. 1.7).

Преобразование ТТЛ-уровней в уровни интерфейса RS-232 и наоборот производится передатчиком и приемником EIA.

Передача данных может осуществляться на одной из нескольких дискретных скоростей: 50,75,110,150, 300, 600,1200,2400,4800, 9600, 19200, 38400, 57600 или 115200 символов в секунду.

Средства BIOS (такие, как прерывания) поддерживают скорости до 9600 символов в секунду (более поздние доработки — до 19200 сим/с).

Тактовая частота составляет 18,432 МГц и стабилизирована с помощью кварцевого генератора. Из этой частоты формируются все остальные необходимые частоты.

Основой адаптера является асинхронный приемопередатчик (UART — Universal Asynchronous Receiver Transmitter), который содержит регистры передатчика и приемника данных (для их буфризации), а также ряд служебных регистров.

В общих чертах работу UART можно описать следующим образом.

При передаче UART должен выполнить следующие операции:

· принять символ в параллельной форме через системную шину DTE;

· преобразовать символ в последовательность отдельных битов (параллельно-последовательное преобразование); сформировать старт-стопные символы и, возможно, бит паритета (см. рис. 1.3);

· передать подготовленную последовательность на механический интерфейс с требуемой скоростью;

· сообщить о готовности к передаче следующего символа.
При приеме, помимо этих операций, производится проверка на четность.

Как уже отмечалось ранее, взаимодействие всех устройств, входящих в информационную систему, осуществляется согласно стеку протоколов, принятых для этой системы.

Сведения по выполнению тех или иных процедур на каждом уровне, согласно принятому протоколу, содержатся в заголовках (Р_i) того или иного i-гo уровня (рис. 1.8).

В DTE на стороне «А» (инициирующей передачу) к информации добавляется заголовок седьмого уровня Р₇, в котором указано, каким образом введена и обработана принятая от процесса информация, с тем чтобы на седьмом уровне в DTE «В» эта информация была бы точно так же отображена, как введена.

Затем эта информация плюс Р₇ с помощью служебного протокола инкапсулируется, т.е. закрывается от вмешательства и передается на уровень шесть и т.д.

Отметим, что на i-м уровне можно прочесть только i-й заголовок.

Таким образом, используя служебную информацию, которая содержится в заголовках, соответствующие уровни DTE, расположенные территориально далеко друг от друга, отлично «понимают» друг друга.

Как уже отмечалось ранее, телекоммуникационная среда представляет собой не просто канал передачи информации, организуемый аппаратурой связи, а целую сеть узлов (NN) и физических линий связи, по которым и организуются физические каналы связи.

В NN размещается аппаратура связи, коммутации и маршрутизации. К каждому сетевому узлу подключаются лишь ближайшие (территориально) DTE.

При инициализации DTE «А» сеанса связи и сообщении ближайшему NN адреса вызываемого DTE, сетевые узлы «проложат дорогу» (составят маршрут) до нужного абонента, используя свободные физические каналы, подключенные к тому или иному узлу. После того как создан составной физический канал от «А» до «В», можно передавать сообщение. Этот составной канал будет поддерживаться узлами на все время, пока передается сообщение. После того, как сообщение передано, составной канал «разбирается» и ранее входившие в него физические каналы освобождаются.

Такой способ установления соединения называется коммутацией каналов, поскольку на все время передачи сообщения сетью поддерживается постоянный физический канал между абонентами. Этот способ позволяет обеспечить режим передачи информации между терминалами в реальном масштабе времени {Real Time Traffic). Однако он имеет весьма существенные недостатки:

—неэффективное использование каналов, поскольку пока каналы заняты, никакие другие сообщения по ним передаваться не могут;

отсутствие защиты передаваемой информации на уровне сети, любой сбой на соединительных линиях и узлах приводит к полной потере информации Если поступиться главным достоинством метода коммутации каналов — возможностью передавать информацию без задержек (в реальном времени), то можно значительно удешевить связь, повысить надежность сети и ее гибкость.

Главная идея заключается здесь в буферизации в узлах либо целиком всего сообще-ния—коммутация сообщений, либо его частей (пакетов)—коммутация пакетов сооб-щения. Коммутация пакетов позволяет эффективнее загружать физические кана-лы с помощью так называемого статистического, или логического, мультиплексирования.

Суть его заключается в том, что один и тот же физический канал (поддерживаемый аппаратурой связи) может использоваться для передачи пакетов не только между терминалами «А» и «В», но и любыми другими, поддерживая тем самым «логические соединения» (виртуальные каналы) между ними. Порядок следования пакетов различных терминалов определяется согласно взаимной, заранее установленной договоренности между узлами. Задержки во времени между поступлением разных пакетов одного сообщения не опасны, так как они буферизируются в терминальном оборудовании (DTE) и из них потом собирается единое сообщение (на четвертом уровне). Таким образом в сетевых узлах реализуются первые три (транспортные) уровня (рис. 1.9), обеспечивая взаимодействие между вычислительными и телекоммуникационными процессами.

Транспортные протоколы и пользовательские протоколы образуют стек протоколов взаимодействия терминального оборудования через сеть передачи данных. 1.3. Особенности технической эксплуатации