وبلاگ

فریم ارسالی ممکن است قبل از رسیدن به مقصد از واسط های متصل به زیر شبکه‌ها عبور کند در این حالت این فریم در لایه پیوند داده ای به دفعات در طول مسیر ممکن است تغییر کند ( تغییر در آدرس مقصد یعنی MAC Address واسط مانند روتر^[۴۲]) در حالیکه پاکت لایه Network در کل مسیر ثابت می‌ماند زیرا از IP که مربوط به TCP/IP است استفاده می‌کند[۵].
اهم وظایف لایه Network عبارتست از:
آدرس دهی: آدرس مبدا و مقصد به دیتا اضافه می‌شود. این آدرس‌ها منطقی هستند که به IP Address موسوم می‌باشند. آدرس IP مقصد در طول مسیر تغییر نمی‌کند ولی MAC Address ممکن است تغییر کند. آدرس IP در ادامه تشریح خواهد شد[۵].
Fragmentation یا خرد کردن: این لایه دیتا را به چند بخش به صورتی تقسیم می‌کند که تکه های حاصل برای انتقال توسط لایه دیتا لینک مناسب باشند. هر تکه یک پکت شده و به مقصد ارسال

می‌شود. وقتی تمام قسمت‌ها در مقصد دریافت شدند اسمبل شده و دیتا اصلی را تشکیل می‌دهند[۵].
IP Address در لایه Network
در مدل TCP/IP پروتکل IP برای یافتن بهترین مسیر ارتباطی به ویژه وقتی از روترها استفاده می‌شود بکار می‌رود.
IP دارای دو نسخه است. IPv4 که هم اکنون استفاده می‌شود و در سال ۱۹۸۰ ارائه شده است تعداد زیادی آدرس را پوشش می‌دهد. نسخه جدیدتر که در ۱۹۹۲ عرضه شده IPv6 است که در آن آدرس هایی بیش از IPv4 قابل تعریف است. در کاربردهای صنعتی که حوزه شبکه بسیار وسیع نیست معمولا از همان IPv4 استفاده می‌کنند. هر وسیله دارای یک آدرس IP است که بایستی در کل شبکه منحصر به فرد باشد ممکن است این آدرس بصورت ثابت تعریف شود و در عین حال ممکن است هر بار آدرس جدیدی به آن اختصاص داده شود[۵].

آدرس IP-v4
نشانی IPv4 یک عدد ۳۲ بیتی است که برای سادگی آن را به شکل چهار بخش عددی در مبنای ده می‌نویسند که با نقطه از هم جدا می‌شوند (مانند ۱۹۲٫۱۶۸٫۰٫۱) این روش نشانی‌دهی را ده‌دهی نقطه‌دار می‌نامند هر یک از چهار بخش را یک هشتایی (Octet) می‌گویند زیرا طول آن ۸ بیت (یا ۱ بایت) است و می‌تواند عددی از ۰ تا ۲۵۵ باشد. پس ۲ به توان ۳۲ آدرس مختلف داریم.

آدرس IP-v6
با توجه به افزایش دستگاه‌هایی که از پروتکل اینترنت استفاده می‌کنند، در آینده نزدیک هیچ IPv4 آزادی باقی نخواهد ماند. بنابراین برای افزایش تعداد IPهای آزاد، نسخه ۶ آن با نام IPv6 طراحی شد؛ این نسخه در مقابل نسخه ۴ دارای دامنه بسیار گسترده‌ای است.
به دلیل تازه بودن این نسخه، استفاده از آن گسترده نیست و نسخه ۴ تقریباً به صورت کامل نیازهای IP آدرس را تامین می‌کند. اما در آینده نزدیک حتماً به این نسخه از IP نیاز خواهیم داشت.
در نسخه ۶، IP آدرس‌ها یک عبارت ۱۲۸ بیتی (شامل ۸ بخش ۱۶ بیتی) بوده و هر بخش به وسیله کاراکتر دو نقطه (:) از هم جدا می‌شوند. ساختار IPv6 نسبت به IPv4 پیچیده تر بوده و یک IP آدرس نسخه ۶ مانند عبارت زیر است:
xx : xx : xx : xx : xx : xx : xx : xx
بخش‌هایی که به وسیله کاراکتر دونقطه از هم جدا می‌شوند، شامل اعداد و حروف استاندارد هگزادسیمال از محدوده ۰۰۰۰ تا FFFF قابل تغییر هستند.
از آن جا که این آدرس دهی از فضای آدرس‌دهی ۱۲۸ بیتی استفاده می‌کند، اجازه‌ داشتن ۲^۱۲۸ آدرس یگانه را به ما می‌دهد و مشکل فضای آدرسی که هم‌اکنون با آن روبرو هستیم را رفع می‌کند.
لایه انتقال ^[۴۳]در اترنت
لایه بعدی مورد استفاده لایه چهار یعنی انتقال می‌باشد. این لایه وظیفه ارسال و دریافت منظم اطلاعات را دارد. پرکاربردترین استاندارد این لایه در شبکه TCP می‌باشد که در فرایند زمان حقیقی بودن نیز نقش بازی
می‌کند. به این صورت که میزان دیتای خروجی را طوری کنترل می کند که طرف مقابل بتواند آن‌ها را دریافت نماید، یعنی “کنترل جریان داده” طوری رفتار می کند که فرستنده داده‌ها را سریعتر از آنچه گیرنده توان دریافت آن‌ها را دارد ارسال نکند. این لایه ارتباط مستقیمی با لایه پایین دست خود یعنی شبکه دارد. این لایه با بهره گرفتن از استاندارد IP^[44] مسیریابی های مورد نیاز شبکه را انجام می‌دهد. یعنی مسیر انتقال اطلاعات از فرستنده تا گیرنده توسط این لایه آدرس دهی می‌شود. وظیفه اصلی این بخش مدیریت این مسیریابی ها
می‌باشد[۵].
شکل ‏۲‑۹: لایه انتقال
جهت بررسی این لایه و مشکلات آن فرض کنید در یک شبکه، دیتای در حال حرکت بیشتر از حد مجاز باشد، در این حالت این بسته های داده، راه یکدیگر را بند آورده و در اصطلاح گلوگاه^[۴۵] یا ازدحام^[۴۶] در شبکه ایجاد می‌کنند. این لایه وظیفه کنترل این مسیرها را دارد. هر چه این کنترل دقیق تر باشد و مسیرها متناسب با ضرورت دیتا شوند، دیتا در زمان مناسب تر به دست گیرنده خواهد رسید. ولی با این تفاسیر استاندارد IP هیچ گونه برداشتی از ماهیت داده و همینطور اهمیت فرستنده و گیرنده نداشته و ممکن است یک دیتای ضروری در صف پشت سر چند داده غیر ضروری با حجم بالا قرار گیرد که این امر زمان حقیقی بودن سیستم را زیر سوال خواهد برد. اگرچه با به روز شدن سیستم های سوییچ‌ها این امر تا حدودی مرتفع گردیده ولی همچنان زمان دقیقی برای در اختیار قرار دادن خط به یک گره وجود ندارد. همچنین لازم به ذکر است در یک شبکه صنعتی معمولاً تمامی‌اطلاعات به یک آدرس یعنی کنترل کننده نهایی یا سرور منتقل می‌گردد، لذا این آدرس دهی پیچیده تر از نوع رایج در شبکه های کامپیوتری (که کامپیوترهای مختلف می‌توانند مقصد داده‌ها باشند)
می‌باشند[۵].
شکل ‏۲‑۱۹: گلوگاه [۳۱]
از آنجا که سه لایه دیگر در تحلیل زمانی اترنت نقشی ندارند از توضیح آنها اجتناب کرده و سراغ لایه‌های درگیر در شبکه پروفیباس می‌رویم.
تکنولوژی ارتباطات در پروفیباس
پروفیباس برای برقراری ارتباط بین دو وسیله از لایه های ۱، ۲ و ۷ مدل OSI جهت تبادل اطلاعات استفاده می‌کند، که در ادامه به بررسی هر لایه و وظیفه آن می‌پردازیم:
شکل ‏۲‑۲۰: لایه‌های درگیر OSI در پروفیباس [۲]
لایه فیزیکی
انتقال با کابل مسی
در این روش در لایه فیزیکی پروفیباس برای انتقال دیتا از زوج سیم به هم تابیده شیلد دار (STP) مطابق با استاندارد EIA RS 485 موسوم به H2 استفاده می‌شود.
شکل ‏۲‑۱۰: کابل مسی شیلددار
ارتباط RS 485 یک روش ساده و موثر برای انتقال سریع دیتاست که به صورت یک ارتباط دو سیمه
Semi-Duplex می‌باشد. یعنی اگرچه چندین وسیله مانند شکل زیر می‌تواند به آن متصل شود (Multidrop) ولی بعلت وجود ارتباط نیم دو طرفه^[۴۷]در هر لحظه فقط یک ایستگاه می‌تواند فرستنده باشد نه بیشتر . استفاده از RS485 چهارسیمه نیز سیستم را دو طرفه یا Full Duplex نخواهد کرد. زیرا ساختار این استاندارد بصورت نیم دو طرفه است[۳۲].
شکل ‏۲‑۱۱: ساختار RS485 [۳۲]
زمانی که محیط انتقال کابل الکتریکی است و نحوه ارسال اطلاعات با استاندارد RS485 است، توپولوژی های Bus, Star, Tree وجود دارد. اما مرسوم ترین توپولوژی که با کابل الکتریکی پیاده سازی می‌شود توپولوژی Bus است که در ادامه به شرح آن می‌پردازیم[۳۳].
شکل ‏۲‑۲۳: ساختار Bus
شکل ‏۲‑۱۲: ساختار Star