3.2 MẠCH3.2.1 mạch cấu hìnhCấu hình mạch là bố trí vật lý cơ bản của các mạch. Có hai cơ bản mạch cấu hình: điểm-điểm và đa điểm. Trong thực tế, phức tạp nhấtmạng máy tính có nhiều mạch, một số trong đó là điểm và một sốđó là đa.3.1 hình minh hoạ một mạch điểm-điểm, được đặt tên như vậy bởi vì nó đitừ một điểm khác (ví dụ, một máy tính với một máy tính). Các mạch đôi khi được gọi là mạch chuyên dụng bởi vì họ dành riêng cho việc sử dụng cả haiMáy vi tính. Loại cấu hình được sử dụng khi các máy tính tạo ra đủ dữ liệuđể điền vào năng lực của các mạch giao tiếp. Khi một tổ chức xây dựng một mạng lướisử dụng điểm mạch, mỗi máy tính có riêng của mình mạch chạy từ chính nó với các máy tính khác. Điều này có thể nhận được rất tốn kém, đặc biệt là nếu có một số khoảng cáchgiữa các máy tính.3.2 con số cho thấy một mạch đa (tiếng Anh thường gọi là một mạch được chia sẻ). Trong cấu hình này, nhiều máy tính được kết nối trên các mạch tương tự. Điều này có nghĩa rằng mỗi phảichia sẻ mạch với những người khác. Những bất lợi là rằng chỉ có một máy tính có thể sử dụng cácMạch tại một thời điểm. Khi một máy tính việc gửi hoặc nhận dữ liệu, tất cả những người khác phải chờ đợi.Lợi dụng đa mạch là họ làm giảm lượng cáp cần thiết vàthường sử dụng các vi mạch sẵn giao tiếp hiệu quả hơn. Hãy tưởng tượng sốmạch đó sẽ được yêu cầu nếu mạng trong hình 3.2 được thiết kế với điểm tới điểm riêng biệt mạch. Vì lý do này, cấu hình đa rẻ hơnđiểm mạch. Vì vậy, đa mạch thường được sử dụng khi máy tính mỗikhông cần phải liên tục sử dụng toàn bộ năng lực của các mạch hoặc khi xây dựngđiểm mạch là quá đắt. Không dây mạch được hầu như luôn luôn đamạch vì nhiều máy tính sử dụng cùng một tần số vô tuyến và phải quaytruyền.3.2.2 data FlowMạch có thể được thiết kế để cho phép các dữ liệu lưu trong một hướng hoặc trong cả hai hướng. Trên thực tế, có ba cách để truyền tải: simplex, half-duplex và đầy đủ-song (con số 3.3).Simplex truyền là một chiều truyền, chẳng hạn như rằng với Radio và TV.Half-duplex truyền là hai chiều truyền, nhưng bạn có thể truyền tải trong chỉmột hướng tại một thời điểm. Một nửa-song thông tin liên lạc liên kết là tương tự như bộ đàmliên kết; chỉ có một máy tính có thể truyền tải một lúc. Máy tính sử dụng tín hiệu điều khiển để thương lượng đó sẽ gửi và đó sẽ nhận được dữ liệu. Số lượng thời gian nửa-song thông tin liên lạc cần để chuyển đổi giữa việc gửi và nhận (cũng là thời gian gọi là quay vòngđào tạo lại được gọi là thời gian hay thời gian reclocking). Thời gian quay vòng cho một mạch cụ thể có thểđược lấy từ các thông số kỹ thuật (thường giữa 20 và 50 mili giây).Europeans sometimes use the term simplex circuit to mean a half-duplex circuit.With full-duplex transmission, you can transmit in both directions simultaneously,with no turnaround time.How do you choose which data flow method to use? Obviously, one factor is theapplication. If data always need to flow only in one direction (e.g., from a remote sensorto a host computer), then simplex is probably the best choice. In most cases, however,data must flow in both directions.The initial temptation is to presume that a full-duplex channel is best; however,each circuit has only so much capacity to carry data. Creating a full-duplex circuit meansthat the available capacity in the circuit is divided—half in one direction and half in theother. In some cases, it makes more sense to build a set of simplex circuits in the sameway a set of one-way streets can increase the speed of traffic. In other cases, a half-duplexcircuit may work best. For example, terminals connected to mainframes often transmitdata to the host, wait for a reply, transmit more data, and so on, in a turn-taking process;usually, traffic does not need to flow in both directions simultaneously. Such a trafficpattern is ideally suited to half-duplex circuits.3.2.3 MultiplexingMultiplexing means to break one high-speed physical communication circuit into severallower-speed logical circuits so that many different devices can simultaneously use it butstill “think” that they have their own separate circuits (the multiplexer is “transparent”). Itis multiplexing (specifically, wavelength division multiplexing [WDM], discussed laterin this section) that has enabled the almost unbelievable growth in network capacitydiscussed in Chapter 1; without WDM, the Internet would have collapsed in the 1990s.Multiplexing often is done in multiples of 4 (e.g., 8, 16). Figure 3.4 shows afour-level multiplexed circuit. Note that two multiplexers are needed for each circuit:one to combine the four original circuits into the one multiplexed circuit and one toseparate them back into the four separate circuits.The primary benefit of multiplexing is to save money by reducing the amount ofcable or the number of network circuits that must be installed. For example, if we did notuse multiplexers in Figure 3.4, we would need to run four separate circuits from the clientsto the server. If the clients were located close to the server, this would be inexpensive.However, if they were located several miles away, the extra costs could be substantial.There are four types of multiplexing: frequency division multiplexing (FDM), timedivision multiplexing (TDM), statistical time division multiplexing (STDM), and wavelength division multiplexing WDM.Frequency Division Multiplexing Frequency division multiplexing (FDM) can bedescribed as dividing the circuit “horizontally” so that many signals can travel a singlecommunication circuit simultaneously. The circuit is divided into a series of separate
channels, each transmitting on a different frequency, much like series of different radio
or TV stations. All signals exist in the media at the same time, but because they are on
different frequencies, they do not interfere with each other.
Figure 3.5 illustrates the use of FDM to divide one circuit into four channels. Each
channel is a separate logical circuit, and the devices connected to them are unaware that
their circuit is multiplexed. In the same way that radio stations must be assigned separate
frequencies to prevent interference, so must the signals in a FDM circuit. The guardbands
in Figure 3.5 are the unused portions of the circuit that separate these frequencies from
each other.
With FDM, the total capacity of the physical circuit is simply divided among the
multiplexed circuits. For example, suppose we had a physical circuit with a data rate of
64 Kbps that we wanted to divide into four circuits. We would simply divide the 64 Kbps
among the four circuits and assign each circuit 16 Kbps. However, because FDM needs
guardbands, we also have to allocate some of the capacity to the guardbands, so we might
actually end up with four circuits, each providing 15 Kbps, with the remaining 4 Kbps
allocated to the guardbands. There is no requirement that all circuits be the same size,
as you will see in a later section. FDM was commonly used in older telephone systems,
which is why the bandwidth on older phone systems was only 3,000 Hz, not the 4,000 Hz
actually available—1,000 Hz were used as guardbands, with the voice signals traveling
between two guardbands on the outside of the channel.
Time Division Multiplexing Time division multiplexing (TDM) shares a communication circuit among two or more computers by having them take turns, dividing the
circuit vertically, so to speak. Figure 3.6 shows the same four computers connected using
TDM. In this case, one character is taken from each computer in turn, transmitted down
the circuit, and delivered to the appropriate device at the far end (e.g., one character from
computer A, then one from B, one from C, one from D, another from A, another from
B, and so on). Time on the circuit is allocated even when data are not being transmitted,
so that some capacity is wasted when terminals are idle. TDM generally is more efficient
than FDM because it does not need guardbands. Guardbands use “space” on the circuit
that otherwise could be used to transmit data. Therefore, if one divides a 64-Kbps circuit
into four circuits, the result would be four 16-Kbps circuits.
Statistical Time Division Multiplexing Statistical time division multiplexing
(STDM) is the exception to the rule that the capacity of the multiplexed circuit must
equal the sum of the circuits it combines. STDM allows more terminals or computers to be connected to a circuit than does FDM or TDM. If you have four computers
connected to a multiplexer and each can transmit at 64 Kbps, then you should have a
circuit capable of transmitting 256 Kbps (4 × 64 Kbps). However, not all computers
will be transmitting continuously at their maximum transmission speed. Users typically
pause to read their screens or spend time typing at lower speeds. Therefore, you do not
need to provide a speed of 256 Kbps on this multiplexed circuit. If you assume that
only two computers will ever transmit at the same time, 128 Kbps would be enough.
STDM is called statistical because selection of transmission speed for the multiplexed
circuit is based on a statistical analysis of the usage requirements of the circuits to be
multiplexed.
The key benefit of STDM is that it provides more efficient use of the circuit
and saves money. You can buy a lower-speed, less-expensive circuit than you could
using FDM or TDM. STDM introduces two additional complexities. First, STDM can
cause time delays. If all devices start transmitting or receiving at the same time (or
just more than at the statistical assumptions), the multiplexed circuit cannot transmit
all the data it receives because it does not have sufficient capacity. Therefore, STDM
must have internal memor
đang được dịch, vui lòng đợi..