Всего на сайте:
248 тыс. 773 статей

Главная | Автоматизация производства

Цифровые промышленные сети и средства связи  Просмотрен 292

Учреждение образования

«МОГИЛЕВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПРОДОВОЛЬСТВИЯ»

Кафедра автоматизации технологических процессов и производств

 

ЦИФРОВЫЕ ПРОМЫШЛЕННЫЕ СЕТИ И СРЕДСТВА СВЯЗИ

 

КУРС ЛЕКЦИЙ

 

для студентов специальности 1-530101 - Автоматизация технологических

процессов и производств

 

Могилев 2018

 

 

 

Рассмотрен и утвержден

на заседании кафедры автоматизации

технологических процессов

и производств

Протокол № от .2018

 

Составитель:

Белко А.И.

 

 

Рецензент:

к.т.н., доцент кафедры АТПП Кожевников М.М.

 

Белко А.И.

Курс лекций по учебной дисциплине «Цифровые промышленные сети и спедства связи» для студентов специальности
1-53 01 01 дневной и заочной форм обучения, Часть 1. – Могилев: УО МГУП, 2018. – 47 с.

 

Рассмотрены принципы, лежащие в основе построения цифровых промышленных сетей.

 

 

 

 

Введение. Общие сведения о цифровых промышленных сетях и средствах связи.

 

Традиционно системы управления технологическими процессами выполняют следующие функции:

– сбор информации с объектов управления и в соответствии с принятым алгоритмом управления формирование управляющих команд, выдаваемых на исполнительные устройства;

– обработку технологической информации, ее представление и документирование;

– сопряжение устройств сбора и обработки информации с устройствами представления информации.

Изначально системы автоматизации строились по централизованной схеме, в которой имелось одно мощное вычислительное устройство и огромное количество кабелей для подключения оконечных устройств (датчиков, исполнительных механизмов, устройств отображения информации). Такая структура диктовалась высокой ценой вычислительной техники, а в условиях ее растущего производства альтернативным решением стали цифровые промышленные сети.

С появлением системы автоматизации на базе ЭВМ утвердилось понятие «Автоматизированная система управления технологическим процессом» АСУТП как автоматизированной системы для выработки и реализации управляющих воздействий на технологический объект управления в соответствии с принятыми критериями управления. В свою очередь технологический объект управления – это совокупность технологического оборудования и реализованного на нем по соответствующим инструкциям и регламентам технологического процесса.

Архитектура автоматизированной системы — это ее абстрактное представление, которое включает в себя идеализированные модели компонентов системы и модели взаимодействий между ними. Элементы архитектуры находятся во взаимосвязи и образуют единую систему, обеспечивая решение поставленной задачи автоматизации на архитектурном уровне. В то же время архитектура оставляет достаточно свободы для выбора конкретных технических решений.

Элементами архитектуры являются модели датчиков, устройств ввода-вывода, измерительных преобразователей, программируемых логических контроллеров (ПЛК), компьютеров, интерфейсов, протоколов, промышленных сетей, исполнительных устройств, каналов передачи информации.

При построении архитектуры должны быть заложены следующие свойства будущей автоматизированной системы:

- слабая связанность элементов архитектуры между собой (т.е. декомпозицию системы на части следует производить так, чтобы поток информации через связи был минимален и через них не замыкались контуры автоматического регулирования);

- тестируемость (возможность установления факта правильного функционирования);

- диагностируемость (возможность нахождения неисправной части систе­мы);

- ремонтопригодность (возможность восстановления работоспособности за минимальное время при экономически оправданной стоимости ремонта);

- надежность (например, путем резервирования);

- простота обслуживания и эксплуатации (минимальные требования к ква­лификации и дополнительному обучению эксплуатирующего персонала);

- безопасность (соответствие требованиям промышленной безопасности и технике безопасности);

- защищенность системы от вандалов и неквалифицированных пользователей;

- экономичность (экономическая эффективность в процессе функционирования);

- модифицируемость (возможность перенастройки для работы с другими технологическими процессами);

- функциональная расширяемость (возможность ввода в систему дополнительных функциональных возможностей, не предусмотренных в техническом задании);

- наращиваемость (возможность увеличения размера автоматизированной системы при увеличении размера объекта автоматизации);

- открытость (взаимозаменяемость и интегративность компонентов);

- минимальное время на монтаж и пуско-наладку (развертывание) системы.

Архитектура системы может быть различной в зависимости от решаемой задачи автоматизации:

- мониторинг (продолжительные измерение и контроль с архивированием полученной информации);

- автоматическое управление (в системе с обратной связью или без нее);

- диспетчерское управление (управление с помощью человека-диспетчера);

- обеспечение безопасности.

Любая из перечисленных задач может выполняться на большом рассто­янии между объектом автоматизации и системой. В этом случае говорят о задачах телемеханики (дистанционные измерение, управление, сигнализация).

Построение любой АСУТП начинается с декомпозиции (деления на части) системы на подсистемы. Декомпозиция может быть функциональной (алго­ритмической) или объектной.

При объектной декомпозиции используются распределенные системы уп­равления, когда каждый объект автоматизации оборудуется локаль­ным технологическим контроллером, решающим задачи в пределах этого объ­екта.

При функциональной декомпозиции систему автоматизации делят на части, группируя сходные функции, и для каждой группы функций используют отдельный контролер. Оба вида декомпозиции могут быть использованы совместно. Выбор способов декомпозиции является творческим процессом и во многом определяет эффективность будущей системы.

Независимо от метода декомпозиции, основным ее результатом должно быть представление системы в виде набора слабо связанных частей. Слабая связь между частями системы означает отсутствие между ними обратных свя­зей или малость модуля петлевого усиления при наличии таких связей, а также отсутствие интенсивного обмена информацией.

Простейшая система,изображенная на рис. 1.1, в зависимости от ее назначения и про­граммного обеспечения может быть системой сбора данных, системой диспет­черского или автоматического управления, системой контроля, испытаний, ди­агностики и т.д. на основе одного компьютера, устройств ввода-вывода, датчиков и исполнительных устройств.

 

  
 
 

 

С ростом количества датчиков, увеличением площади территории, на ко­торой расположена автоматизированная система и усложнением алгоритмов управления становится более эффективным применение распределенных систем. Распределенные системы состоят из множества территориально раз­несенных контроллеров и модулей ввода-вывода. При таком подходе структура распределенной системы и структура алгоритма ее работы становятся подобны структуре самого объекта автоматизации, а функции сбора, обработки данных, управления и вычисления оказываются распределенными среди множества контроллеров. Каждый ПЛК работает со своей группой устройств ввода-вывода и обслуживает определенную часть объекта управления. Тенденция децентрализации управления и приближения контроллеров к объектам управления является общей для всех систем автоматизации.

 

Распределенную систему управления (РСУ, DCS — Distributed Control System) можно определить как систему, состоящую из множества устройств, разнесенных в пространстве, каждое из которых не зависит от остальных, но взаимодействует с ними для выполнения общей задачи.

Максимальные преимущества распределенной системы достигаются, когда контроллеры работают автономно, а обмен информацией между ними сведен до минимума.

Распределенная система имеет следующие характеристики, отличающие ее от сосредоточенной:

- большее быстродействие благодаря распределению задач между парал­лельно работающими процессорами;

- повышенную надежность (отказ одного из контролеров не влияет на ра­ботоспособность других);

- большую устойчивость к сбоям;

- более простое наращивание или реконфигурирование системы;

- упрощенную процедуру модернизации;

- большую простоту проектирования, настройки, диагностики и обслужи­вания благодаря соответствию архитектуры системы архитектуре объекта управления, а также относительной простоте каждого из модулей системы;

- улучшенную помехоустойчивость и точность благодаря уменьшению длины линий передачи аналоговых сигналов от датчиков к устройствам ввода;

- меньший объем кабельной продукции, пониженные требования к кабелю и более низкая его стоимость;

- меньшие расходы на монтаж и обслуживание кабельного хозяйства.

Примером распределенной системы может служить архитектура с общей шиной (рис. 1.2). Для того чтобы получить данные из модуля или контроллера, компьютер (или контроллер) посылает в шину его адрес и команду запроса данных. Микропроцессор, входящий в состав каждого модуля или контроллера, сверяет адрес на шине с его собственным адресом, записанным в постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), и, если адреса совпадают, исполняет следующую за адресом команду. Команда позволяет считать данные, поступающие на вход устройства, или установить необходимые данные на его выходе.

Распределенная система с общей шиной порождает две новые проблемы по сравнению с простой топологией: необходимость адресации устройств и необходимость ожидания в очереди. Добавление адреса в коммуникационный пакет снижает скорость обмена при коротких сообщениях, а обмен по общей шине приводит к тому, что каждое устройство для передачи сообщения должно ждать, когда шина станет свободной. Это замедляет скорость обмена между устройствами по сравнению с топологией «точка-точка».

Распределенные системы строятся, как правило, из коммерчески доступ­ных компонентов (ПЛК, модулей ввода-вывода, датчиков, исполнительных устройств).

 

 

Промышленная сеть может быть подключена не только к одному компью­теру, но и к сети компьютеров, например к локальной сети Ethernet (рис. 1.3) или глобальной сети Internet. Такая архитектура автоматизированной системы удобна при коллективной работе с системой автоматизации или для связи технологического уровня АСУ с управленческим

Системы управления с многоуровневой архитектурой обычно строятся по объектному принципу, когда структура системы выбирается подобной структуре объекта автоматизации, а каждая подсистема является локальной, т.е. все обратные связи замкнуты в пределах этой подсистемы. Каждая локальная подсистема выполняет отдельную функцию, задаваемую логикой функционирования всей системы. Объектный принцип построения позволяет упростить проектирование многоуровневой системы и обеспечить ее структурную (архитектурную) надежность.

 

  
 
 

 

 

Анализ сложных систем управления позволяет выделить в них несколько однородных уровней иерархии, показанных на рис. 1.4, где WAN (Wide Area Network) — глобальная сеть, LAN (Local Area Network) — локальная сеть.

 

Низший (нулевой) уровень включает в себя датчики и исполнительные устройства. В настоящее время наметилась устойчивая тенденция к использованию интеллектуальных датчиков, которые имеют цифровой интерфейс, встроенный микроконтроллер, память, сетевой адрес и выполняют автоматическую калибровку и компенсацию нелинейностей датчика.

Первый уровень состоит из ПЛК и модулей аналого-цифрового и дискретного ввода-вывода, которые обмениваются информацией по промышленной сети (Fieldbus). Иногда модули ввода-вывода выделяют в отдельный уровень иерархии.

Второй (диспетчерский) уровень состоит из рабочих станций — компьютеров с человеко-машинным интерфейсом (ЧМИ, HMI — Human Machine Interface). Диспетчер осуществляет наблюдение за ходом технологического процесса или управление им с помощью мнемосхемы на экране монитора компьютера. Диспетчерский компьютер выполняет также архивирование собранных данных, записывает действия оператора, анализирует сигналы системы технической диагностики, данные аварийной и технологической сигнализации, сигналы срабатывания устройств противоаварийных защит, а также выполняет часть алгоритмов управления технологическим процессом.

 

 

 

Третий уровень (уровень управления цехом) появляется как средство инте­грации системы АСУТП с АСУП — автоматизированной системой управления предприятием. АСУП в зависимости от размеров корпорации может включать еще более высокий (четвертый) уровень и обеспечивать интеграцию с высшим руководством, которое может быть расположено удаленно.

 

Количество уровней АСУ зависит от величины предприятия.

В последние годы большой интерес вызывало использование Internet­технологий в задачах управления, причем не только на уровне корпоративного управления, но даже на уровне технологического оборудования. Для этих целей используются web-серверы, которые могут быть расположены как на обычных персональных компьютерах, так и непосредственно в контроллерах или модулях ввода-вывода (так называемые микро-web-серверы).

Одна из важнейших проблем, возникающих в АСУТП, при автоматизации измерений и в других областях, заключается в резком увеличении стоимости системы с ростом ее сложности. Распространенный метод решения указанной проблемы состоит в делении системы на модули, чтобы каждый из них становился коммерчески эффективным изделием. Однако при этом возникает проблема их аппаратной и программной совместимости, для обеспечения которой интерфейс, конструктив и выполняемые функции модулей должны быть стандартизованы.

Открытой называется модульная система, которая допускает замену любого модуля на аналогичный модуль другого производителя, а интеграция модуля с системой выполняется без преодоления чрезмерных проблем.

Открытость можно рассматривать на разных уровнях иерархии программного и аппаратного обеспечения системы или ее составных частей. Открытыми, например, могут быть:

• физические интерфейсы, протоколы обмена, методы контроля ошибок, системы адресации, форматы данных, типы организации сети, интерфейсы между программами, диапазоны изменения аналоговых сигналов;

• пользовательские интерфейсы, языки программирования контроллеров, управляющие команды модулей ввода-вывода, языки управления базами данных, операционные системы, средства связи аппаратуры с программным обеспечением;

• конструкционные элементы (шкафы, стойки, корпуса, разъемы, крепежные элементы);

• системы, включающие в себя перечисленные выше элементы.

Под открытостью системы иногда понимают ее соответствие современным признанным промышленным стандартам, которое обеспечивает возможность интеграции с другими открытыми системами. Идеальным примером открытой системы является офисный компьютер.

Разновидностью и предельным случаем открытых систем являются системы, удовлетворяющие идеологии Plug&Play, не требующей усилий для конфигурирования или настройки модулей после их подключения или замены на модули других производителей.

Открытые системы обладают такими положительными свойствами, как модульность, платформенная независимость, взаимозаменяемость с компонентами других производителей, масштабируемость. К ним предъявляют также общепринятые требования: экономичности, безопасности, надежности, простоты обслуживания и соответствия условиям эксплуатации, способности к самодиагностике и наличию рекомендаций по ремонту.

Обмен информацией между устройствами, входящими в состав автоматизированной системы, происходит в общем случае через промышленную сеть (Fieldbus, «полевая шина»).

Промышленные сети отличаются от офисных следующими свойствами:

- специальным конструктивным исполнением, обеспечивающим защиту от пыли, влаги, вибрации, ударов;

- широким температурным диапазоном (обычно от -40 до +70 °С);

- прочностью кабеля, изоляции, разъемов, элементов крепления;

- повышенной устойчивостью к воздействию электромагнитных помех;

- возможностью резервирования для повышения надежности;

- повышенной надежностью передачи данных;

- возможностью самовосстановления после сбоя;

- детерминированностью (определенностью) времени доставки сообщений;

- возможностью работы в реальном времени (с малой, постоянной и известной величиной задержки);

- работой с длинными линиями связи (от сотен метров до нескольких километров).

Промышленные сети обычно не выходит за пределы одного предприятия. Однако с появлением Ethernet и Internet для промышленных сетей стали применять ту же классификацию, что и для офисных:

LAN (Local Area Network) — сети, расположенные на ограниченной терри­тории (в пределах предприятия); MAN (Metropolitan Area Networks) —городская сеть; WAN (Wide Area Network) — глобальная сеть (Интернет).

Промышленной сетью называют комплекс оборудования и программного обеспечения, которые обеспечивают обмен информацией между устройствами в распределенных системах сбора данных и управления.

Соединение промышленной сети с ее компонентами (устройствами, узлами сети) выполняется с помощью сетевого интерфейса – логическая и/или физической границы между устройством и средой передачи информации. Обычно это набор электронных компонентов и связанного с ними программного обеспечения. При существенных модификациях внутренней структуры устройства или программного обеспечения интерфейс остается без изменений, что является одним из признаков, позволяющих выделить интерфейс в составе оборудования.

Наиболее важными параметрами интерфейса являются пропускная способность и максимальная длина подключаемого кабеля. Промышленные интерфейсы обычно обеспечивают гальваническую развязку между соединяемыми устройствами. Наиболее распространены в промышленной автоматизации последовательные интерфейсы RS-485, RS-232, RS-422, Ethernet.

Для обмена информацией взаимодействующие устройства должны иметь одинаковый протокол обмен — набор правил, которые управляют обменом информацией, определяющий синтаксис и семантику сообщений, операции управления, синхронизацию и состояния при коммуникации. Протокол может быть реализован аппаратно, программно или программно-аппаратно. Название сети обычно совпадает с названием прото­кола, что объясняется его определяющей ролью при создания сети.

Как правило, сеть использует несколько протоколов, образующих стек протоколов — набор связанных и совместно функционирующих коммуникационных протоколов. Для большинства сетей стек протоколов реализован с помощью специали­зированных сетевых микросхем или встроен в универсальный микропроцессор.

Взаимодействие устройств в промышленных сетях выполняется в соответствии с моделями клиент-сервер и/или издатель-подписчик. В модели клиент-сервер сер­вером является объект, который предоставляет сервис, т.е. выполняет некоторые действия по запросу клиента. Сеть может содержать несколько серверов и несколько клиентов. Каждый клиент может посылать запросы нескольким серверам, а каждый сервер может отвечать на запросы нескольких клиентов. Эта модель удобна для передачи данных, которые появляются периодически или в заранее известное время, как, например, значения температуры в периодическом технологическом процессе, но не оптимальна для передачи случайно возникающий событий (например, случайное срабатывание датчика), поскольку для своевременного получения этого события клиент должен периодически, с высокой частотой, запрашивать состояние датчика и анализировать его, перегружая сеть бесполезным трафиком.

В модели взаимодействия издатель-подписчик имеется один издатель и множество подписчиков. Подписчики сообщают издателю список тегов, зна­чения которых они хотят получать по определенному расписанию или по мере появления новых данных. Каждый подписчик может подписаться на свой набор тегов. В соответствии с установленным расписанием издатель рассылает подписчикам запрошенную информацию.

В любой модели взаимодействия можно выделить устройство, которое управляет другим (подчиненным) устройством. Устройство, проявившее инициативу в обмене, называют ведущим, или мастером(Master). Устройство, которое отвечает на запросы мастера, называют ведомым, или слэйвом(Slave). Ведомое устройство никогда не начинает коммуникацию первым. Оно ждет запроса от ведущего и только отвечает. Например, в модели клиент-сервер клиент является мастером, сервер — подчиненным. В модели издатель-подписчик на этапе подписки мастером является подпистчик, а на этапе рассылки — издатель.

В сети может быть одно или несколько ведущих устройств. Такие сети называются одно - и многомастерными соответственно. В многомастерной сети возникает проблема разрешения конфликтов между устройствами, пытающимися одновременно получить доступ к среде передачи информации, что требует использования дополнительных решений для их предотвращения.

Во всех сетях может применяется широковещательная рассылка всем участникам сети. Такой режим используется обычно для синхронизации процессов в сети, одновременного запуска процесса ввода данных всеми устройствами ввода, синхронизации внутрисистемного времени.

Передача информации в сети выполняется по каналу связи. Канал является понятием теории информации и включает в себя линию связи и приемопередающие устройства. В общем случае вместо термина «линия связи» используют термин «среда передачи», в качестве которой может выступать оптоволокно, радио или витая пара проводов.

В распределенных системах на основе промышленных сетей могут использоваться пять типов данных: сигналы, команды, состояния, события, запросы.

Сигналы — это результаты измерений, получаемые от датчиков и измери­тельных преобразователей. Их «время жизни» очень короткое, поэтому часто требуется получить только последние данные и в максимально короткий срок.

Команды — это сообщения, которые вызывают некоторые действия, например закрытие клапана. Большинство систем должны обрабатывать потоки команд, которые передаются адресату с высокой надежностью и их нельзя передать повторно.

Состояние показывает текущее или будущее состояние системы, в которое она должна перейти. Требование к времени его доставки может быть не такие жестким, как для команд, непринятое состояние может быть послано повторно.

Событие – достижение текущим параметром граничного значения. (например, выход температуры за технологически допустимую границу). Появление события должно сопровождаться ответными действиями (реакцией), что требует гарантированного времени доставки.

Запрос — это команда, посылаемая для того, чтобы получить ответ (например, запрос клиента к серверу).

Передача сообщений по сетям осуществляется посредством фреймов (кадров, дейтаграмм, сегментов) – упорядоченного набора данных, имеющих строго оговоренную структуру (формат).

Сети могут иметь топологию звезды, кольца, шины или смешанную. Шинная топология является общепринятой промышленных сетей. К общей шине в разных местах может быть подключено произвольное количество устройств. «Кольцо» используется в основном для передачи маркера в многомастерных сетях, «звезда» используется крайне редко.

Основными параметрами промышленных сетей являются производительность и надежность. Производительность сети характеризуется временем реакции и пропускной способностью.

Время реакции сети определяется как интервал времени между запросом ведущего устройства и ответом ведомого при условии, что ведомое устройство имеет пренебрежимо малую задержку выработки ответа на запрос.

Пропускная способность сети определяет количество информации, переносимой сетью в единицу времени. Измеряется в битах за секунду и зависит от быстродействия сетевых приемопередатчиков и среды передачи.

Важной характеристикой промышленных сетей является надежность доставки данных. Надежность характеризуется коэффициентом готовности, вероятностью доставки данных, предсказуемостью времени доставки, безопасностью, отказоустойчивостью.

Коэффициент готовности – отношение времени наработки до отказа к сумме времени наработки до отказа и времени восстановления после отказа.

Вероятность доставки данных определяется помехоустойчивостью канала передачи и детерминированностью доступа к каналу.

Безопасность — это способность сети защитить передаваемые данные от несанкционированного доступа.

Отказоустойчивость — это способность сети продолжать функционирование при отказе некоторых элементов. При этом характеристики системы могут ухудшиться, но она не теряет работоспособности.

Поскольку основной функцией сети является соединение между собой различного оборудования, проблема стандартизации для сетей приобретает особое значение. В связи с этим Международной организацией до стандартизации ISO (International Standardization Organization) была принята модель взаимодействия открытых систем OSI (Open System Interconnection), которая сыграла и играет до сих пор важную роль в разви­тии сетей.

В основе модели OSI использована декомпозиция сетевой структуры на семь подзадач (уровней), выполненная таким образом, чтобы количе­ство связей и поток данных между подзадачами были минимальными, а взаимодействие осуществлялось только между соседними уровнями.

Такой подход обеспечил возможность решения задачи взаимодействия систем для каждого уровня отдельно. В частности, для сетевого взаимодействия устройств необходимо согласовать между собой электрические уровни сигналов, задержки и длительности импульсов, типы соединителей, способы кодирования информации, способы обеспечения достоверности передачи, формы и форматы адресации, фор­маты данных, способы доступа к сети, способы буферизации данных, способы деления их на пакеты и восстановления целостности сообщений и др.

Семь уровней модели OSI представлены в табл. 1.

 

Таблица 1. Эталонная модель OSI

№ уровня Название уровня Тип протокола
  Прикладной Прикладной протокол
  Уровень представления Протокол уровня представления
  Сеансовый Сеансовый протокол
  Транспортный Транспортный протокол
  Сетевой Сетевой протокол
  Канальный (передачи данных) Протокол канального уровня
  Физический Протокол физического уровня
  

 

1) На физическом уровне (Physical layer) происходит передача данных по линиям связи. Основная функция физического уровня – обеспечить прием логической единицы (а не нуля) на стороне получателя в том случае, если на стороне отправителя передана единица. На физическом уровне используются понятия: длительность импульса и паузы, длительности фронтов импульсов, количество проводов линии, цоколевка разъема, помехозащищенность, волновое сопротивление, полоса пропускания, кодирование информации, синхронизация, модуляция, определение начала кадра, уровень логической единицы и логического нуля.

2) На канальном уровне (Data Link Layer) осуществляется проверка доступности канала передачи (занят или не общий канал передачи другим пользователем). Канальный уровень разбивает передаваемые данные на кадры и выполняет функции обнаружения и коррекции ошибок с помощью контрольной суммы, помещаемой в начало или конец каждого кадра. Кадр считается полученным, если контрольная сумма, вычисленная на стороне получателя, совпадает с контрольной суммой, приписанной к переданному кадру. При обнаружении ошибки канальный уровень может выполнить повторную передачу поврежденного кадра. Функция исправления ошибок не является обязательным требованием стандарта для этого уровня.

3) Основное назначение сетевого уровня (Network Layer) - определение маршрутов пересылки пакетов от источника к приемнику сообщений. Маршруты могут быть жестко заданы или меняться динамически в зависимости от текущей загруженности сети. Сетевой уровень отвечает также за объединение нескольких разных сетей в единую транспортную систему, причем эти сети могут использовать различные принципы сообщений, методы адресации и обладать произвольной структурой связей.

4) Транспортный уровень (Transport Layer) обеспечивает доставку сообщений с требуемым уровнем качества (надежности). В модели OSI предусмотрено пять классов сервиса, которые отличаются срочностью доставки сообщений, возможностью восстановления прерванной связи, наличием средств мультиплексирования нескольких соединений между различными прикладными протоколами через общий транспортный протокол, способностью к обнаружению и исправлению ошибок передачи (таких, как искажение, потеря или дублирование пакетов).

На транспортном уровне выполняется разбивка сообщений сеансового уровня на пакеты, их нумерация, буферизация принимаемых пакетов, упорядочивание прибывающих пакетов, управление потоками.

5) Сеансовый уровень (Session Layer) управляет диалогом (сеансом связи): отслеживает очередность передачи сообщений участниками сети; вставляет метки в длинные сообщения, чтобы в случае потери связи выполнит повторную передачу только утерянной части сообщения; устанавливает способ обмена (дуплексный или полудуплексный).

Этот уровень редко используется на практике, а его функции часто объединяются с функциями прикладного уровня.

6) Уровень представления (Presentation Layer) оперирует с формой представления передаваемой по сети информации, не изменяя ее содержания. На этом уровне может задаваться тип кодирования символов (например, ASCII или ANSI), может изменяться синтаксис передаваемых сообщений, задаваться тип шифрования и дешифрования данных для обеспечения их секретности.

7) Прикладной уровень (Application Layer) представляет собой набор протоколов, с помощью которых осуществляется доступ к данным (например, к файлам с помощью протокола FTP, веб-страницам с помощью HTTP, к электронной почте – SMTP).

Несмотря на то, что модель OSI является общепризнанным стандартом, она очень несовершенна. Как будет показано, в промышленных сетях используются только два или три уровня этой модели, и даже есть Ethernet не использует уровни 5 и 6. Существуют четыре причины, объясняющие это:

· несвоевременность – модель OSI появилась слишком поздно, когда начали появляться и быстро завоевали популярность протоколы TCP/IP, которые не нуждались в уровнях 5 и 6 этой модели;

· плохая технология – выбор семиуровневой структуры был скорее политическим, чем техническим. Эталонная модель OSI оказалась невероятно сложной для полной практической реализации.

Тем не менее, методологическая модель OSI очень актуальна до сих пор и все сетевые стандарты начинают свое описание с указания соответствия между этой моделью и конкретным стандартом.

 

 

Предыдущая статья:Учебная классификация Следующая статья:Стандарты последовательной передачи данных.
page speed (0.017 sec, direct)