Топология промышленных сетей

Сетевая топология описывает тип сетевого соединения различных устройств. Существует несколько видов топологий, отличающихся друг от друга по трем основным критериям: режим доступа к сети; средства контроля передачи и восстановления данных; возможность изменения числа узлов сети. Основными сетевыми топологиями являются звезда, кольцо и шина.

Структура «звезда» (star). В данной топологии (рис. 2.4), называемой также радиальной структурой, вся информация передается через центральный узел. Каждое устройство имеет свою собственную среду соединения. Все периферийные станции могут обмениваться друг с другом только через центральный узел.

Рис. 2.4. Топология «звезда»

Преимущество этой структуры в том, что никто другой не может влиять на среду передачи. С другой стороны, центральный узел должен быть исключительно надежным устройством как в смысле логического построения сети (отслеживание конфликтных ситуаций и сбоев), так и физического, поскольку каждое периферийное устройство имеет свой физический канал связи и, следовательно, все они должны обеспечивать одинаковые возможности доступа. Дополнительное устройство может быть включено в сеть только в том случае, если организован порт для его подсоединения к центральному узлу.

Структура «кольцо» (ring). В кольцевой структуре (рис. 2.5) информация передается от узла к узлу по физическому кольцу.

Рис. 2.5. Топология «кольцо»

Приемник копирует данные и регенерирует их вместе со своей квитанцией подтверждения следующему устройству в сети. Когда начальный передатчик получает свою собственную квитанцию, это означает, что его информация была корректно получена адресатом.

В кольце не существует определенного централизованного контроля. Каждое устройство получает функции управляющего контроллера на строго определенный промежуток времени. Отказ в работе хотя бы одного узла приводит к нарушению работы кольца, а, следовательно, и к остановке всех передач. Чтобы этого избежать, необходимо включать в сеть автоматические переключатели, которые берут на себя инициативу, если данное устройство вышло из режима нормальной работы. Существует также структура «двойное кольцо», в котором одна ветвь является рабочей, другая – резервной.

Структура «шина» (bus). В любой шинной структуре (рис. 2.6) все устройства подсоединены к общей среде передачи данных, или шине.

Рис. 2.6. Топология «шина»

В отличие от «кольца» адресат получает свой информационный пакет без посредников. Процесс подключения дополнительных узлов к шине не требует аппаратных доработок со стороны уже работающих узлов сети, как это имеет место в случае топологии «звезда». Однако шинная топология требует жесткой регламентации доступа к среде передачи. Данная структура также носит название «общая шина» и «магистраль».

Таблица 2.2. Критериальное сравнение топологий