Телекоммуникационные средства АСУ

Введение
Современную жизнь почти невозможно представить без тех достижений, которые произошли в отрасли телекоммуникаций более чем за сто лет. Телекоммуникации - это более быстроразвивающаяся область науки и техники.
Одно из отличий нашего времени – это постоянно растущая потребность в передаче потоков информации на большие расстояния. Это связано многими причинами, а прежде всего тем, что связь одна из самых мощных рычагов управления экономикой страны. А также, подвергаясь значительным изменениям, становясь универсальной и всеобщей, электросвязь любой страны становится гораздо интегрированней в мирoвом телекоммуникационном пространстве.
Условно модель каждой целесообразной деятельности можно представить как систему, состоящую из объекта (познания, управления, трансформации и т.п.) и некоторой воздействующей на него системы - системы управления (СУ). Система управления может быть полностью автоматической (т.е. взаимодействовать с объектом без участия человека; например, банкомат), неавтоматизированной (т.е. не имеющей в составе компьтер; например, бригада рабочих, роющих траншею), автоматизированной (т.е. содержащей как людей, так и компьютеры; например, автоматизированная система налогообложения).

1. Телекоммуникационные средства АСУ
Телекоммуникационные средства являются техническими устройствами, обеспечивающими прием и передачу информации на большие расстояния.
Средства телекоммуникаций в АСУ ТП — это многообразие аппаратуры и программного обеспечения, которые должны иметь внутренние механизмы собственной безопасности. Поэтому от производителей технических средств и программного обеспечения АСУ ТП требуется разработка инструментов обеспечения безопасности своих продуктов.
Для обмена информацией в АСУ ТП используются следующие каналы связи:
• сеть Industrial Ethernet (протокол обмена ModBus TCP/IP) – для организации канала передачи данных между щитами управления и серверами ввода/вывода МПСА, а также между щитами пожаротушения и сервером ввода/вывода АСПТ; Для повышения надежности используется структура сети типа "кольцо"; для связи удаленных объектов используется оптоволоконное соединение.
• сеть Ethernet (протокол обмена TCP/IP) – используется для организации канала передачи между устройствами верхнего уровня (серверы ввода/вывода, АРМ оператора, принтер, сторонние системы);
• сеть ModBus (протокол обмена ModBus RTU) – используется для подключения интеллектуальных устройств по интерфейсу RS-485.
Строится на основе эталонной модель взаимодействия открытых систем (OSI - модель), которая базируется на следующих уровнях реализации:
1. Физический
Физический уровень (англ.physical layer) — нижний уровень модели, который определяет метод передачи данных, представленных в двоичном виде, от одного устройства (компьютера) к другому. Осуществляют передачу электрических или оптических сигналов в кабель или в радиоэфир и, соответственно, их приём и преобразование в биты данных в соответствии с методами кодирования цифровых сигналов.
На этом уровне также работают концентраторы,повторителисигнала имедиаконвертеры.
Функции физического уровня реализуются на всех устройствах, подключенных к сети. Со стороны компьютера функции физического уровня выполняются сетевым адаптером или последовательным портом. К физическому уровню относятся физические, электрические и механические интерфейсы между двумя системами. Физический уровень определяет такие виды сред передачи данных как оптоволокно,витая пара,коаксиальный кабель, спутниковый канал передач данных и т. п. Стандартными типами сетевых интерфейсов, относящимися к физическому уровню, являются:V.35,RS-232,RS-485, RJ-11,RJ-45, разъемыAUIиBNC.
Протоколы физического уровня: IEEE 802.15 (Bluetooth),IRDA,EIARS-232,EIA-422,EIA-423,RS-449,RS-485,DSL,ISDN,SONET/SDH,802.11Wi-Fi,Etherloop,GSMUm radio interface,ITUиITU-T,TransferJet,ARINC 818,G.hn/G.9960.
2

. Канальный
Канальный уровень (англ.data link layer) предназначен для обеспечения взаимодействия сетей по физическому уровню и контролем над ошибками, которые могут возникнуть. Полученные с физического уровня данные, представленные в битах, он упаковывает в кадры, проверяет их на целостность и, если нужно, исправляет ошибки (формирует повторный запрос поврежденного кадра) и отправляет на сетевой уровень. Канальный уровень может взаимодействовать с одним или несколькими физическими уровнями, контролируя и управляя этим взаимодействием.
Спецификация IEEE 802разделяет этот уровень на два подуровня:MAC(англ.media access control) регулирует доступ к разделяемой физической среде, LLC(англ.logical link control) обеспечивает обслуживание сетевого уровня.
На этом уровне работают коммутаторы,мостыи другие устройства. Эти устройства используют адресацию второго уровня (по номеру уровня в модели OSI).
Протоколы канального уровня- ARCnet,ATMEthernet,Ethernet Automatic Protection Switching(EAPS),IEEE 802.2,IEEE 802.11wireless LAN,LocalTalk, (MPLS),Point-to-Point Protocol(PPP),Point-to-Point Protocol over Ethernet(PPPoE),StarLan,Token ring,Unidirectional Link Detection(UDLD),x.25.
3. Сетевой
Сетевой уровень (англ.network layer) модели предназначен для определения пути передачи данных. Отвечает за трансляцию логических адресов и имён в физические, определение кратчайших маршрутов, коммутацию и маршрутизацию, отслеживание неполадок и «заторов» в сети.
Протоколы сетевого уровня маршрутизируют данные от источника к получателю. Работающие на этом уровне устройства (маршрутизаторы) условно называют устройствами третьего уровня (по номеру уровня в модели OSI).
Протоколы сетевого уровня: IP/IPv4/IPv6 (Internet Protocol), IPX, X.25, CLNP (сетевой протокол без организации соединений), IPsec (Internet Protocol Security). Протоколы маршрутизации — RIP, OSPF.
4. Транспортный
Транспортный уровень (англ.transport layer) модели предназначен для обеспечения надёжной передачи данных от отправителя к получателю. При этом уровень надёжности может варьироваться в широких пределах. Существует множество классов протоколов транспортного уровня, начиная от протоколов, предоставляющих только основные транспортные функции (например, функции передачи данных без подтверждения приема), и заканчивая протоколами, которые гарантируют доставку в пункт назначения нескольких пакетов данных в надлежащей последовательности, мультиплексируют несколько потоков данных, обеспечивают механизм управления потоками данных и гарантируют достоверность принятых данных. Например, UDPограничивается контролем целостности данных в рамках одной датаграммы и не исключает возможности потери пакета целиком или дублирования пакетов, нарушения порядка получения пакетов данных;TCPобеспечивает надёжную непрерывную передачу данных, исключающую потерю данных или нарушение порядка их поступления или дублирования, может перераспределять данные, разбивая большие порции данных на фрагменты и, наоборот, склеивая фрагменты в один пакет.
Протоколы транспортного уровня: ATP, CUDP, DCCP, FCP, IL, NBF, NCP, RTP, SCTP, SPX, SST, TCP (Transmission Control Protocol), UDP (User Datagram Protocol).
5. Сеансовый
Сеансовый уровень (англ.session layer) модели обеспечивает поддержание сеанса связи, позволяя приложениям взаимодействовать между собой длительное время. Уровень управляет созданием/завершением сеанса, обменом информацией, синхронизацией задач, определением права на передачу данных и поддержанием сеанса в периоды неактивности приложений.
Протоколы сеансового уровня: ADSP, ASP, H.245, ISO-SP (OSI Session Layer Protocol (X.225, ISO 8327)), iSNS, L2F, L2TP, NetBIOS, PAP (Password Authentication Protocol), PPTP, RPC, RTCP, SMPP, SCP (Session Control Protocol), ZIP (Zone Information Protocol), SDP (Sockets Direct Protocol)..
6