Методы доступа к среде передачи данных

Оглавление

К физической среде ЛС подключается множество компьютеров, поэтому на канальном и физическом уровнях возникает проблема организации доступа к ней. Такой доступ называется множественным. Множественный доступ делится на два типа - детерминированный и случайный.

Случайные методы доступа

В отличии от детерминированных методов, случайные методы доступа реализуются в сетях типа "моноканал". Случайный метод доступа (СМД) состоит в том, что рабочие станции состязаются за доступ к физической среде соединения (шине). Если две станции начинают одновременно передавать сообщения, возникают коллизии. Впервые случайный множественный доступ был реализован и исследован в ИВС ALOHA, созданной Гавайским университетом для передачи по спутниковому каналу.
Простейший СМД - бесконтрольный метод доступа. Такой доступ не ограничивает абонента, он выдает информацию в тот момент, когда она возникает. Передаваемые через моноканал кадры могут содержать ошибки из-за следующих причин:

Столкновения кадров (возникновения коллизий)
Неисправности оборудования
Возникновения помех при передаче данных

Поэтому правильность приема каждого переданного кадра должна быть подтверждена станцией-получателем. Для проверки ошибок используется циклическая последовательность в совокупности с процедурой "окна" и "тайм-аута". При неудачной попытке передать кадр он повторяется. Бесконтрольный СМД обеспечивает невысокий коэффициент использования канала. Главное достоинство этого метода - простота. Для независимых станций, частоты передачи которых удовлетворяют распределению Пуассона отношение:

где V_max - максимально возможная скорость передачи данных, V_к - скорость передачи данных с учетом коллизий. Для улучшения бесконтрольного СМД предложены следующие способы:

Тактирование времени работы станций
Прослушивание канала связи перед передачей сообщения
Прослушивание канала связи перед передачей сообщения и контроль столкновений

Тактирование производится таймером, генерирующим тактовые импульсы через промежутки времени t. Рабочим станциям разрешается начинать передачу только в момент появления тактового импульса. Поэтому столкновения могут произойти только в момент появления тактового импульса. Коэффициент использования канала увеличится в 2 раза:
Метод СМД с прослушиванием канала и обнаружением передачи состоит в обязанности станций следить за наличием передачи в канале. Станция может начать передачу только тогда, когда канал свободен. В этом случае столкновения кадров могут произойти тогда, когда две или более станций одновременно начнут передачу. Если станция захватила канал, ей уже ничто не помешает провести передачу. Для данного метода:
Прослушивание канала во время передачи позволяет не продолжать напрасно передачу, если в канале появились сигналы другой станции. Метод называется СМД с контролем столкновений. После прекращения передачи данных станции могут ее возобновить через случайные промежутки времени. Комбинация СМД с обнаружением передачи и контролем столкновений обеспечивает:

Детерминированный метод доступа

При детерминированном методе множественного доступа специальный алгоритм делит время использования физической среды рабочими станциями. Детерминированные методы пригодны для работы с моноканалом и циклическим кольцом.

Синхронные методы разделения времени. Циклическое разделение некоторого временного интервала на участки для работы каждой станции.
Асинхронные методы разделения времени. Разделение временного интервала работы на неравные участки t: для каждой рабочей станции - пропорциональные ожидаемому объему передаваемой информации.
Маркерные (с передачей полномочий, эстафетные) методы. Рабочая станция, получив маркер, отправляет в физическую среду соединения разрешенное ей число кадров. После этого, она передает маркер следующей рабочей станции, указанной в алгоритме. Если рабочей станции отправлять нечего, она немедленно передает маркер следующей рабочей станции, т.е. потерь времени нет. Коэффициент использования канала приближается к 100%. Возможно создание приоритетной передачи.

Приоритетная передача

Использование маркера обеспечивает приоритетную передачу. Передача маркера может осуществляться либо непосредственно по физическому соединению между рабочими станциями, либо по специальной шине.

Возможна круговая передача маркера. Можно передавать маркер по какому-либо алгоритму, например, от А к С, от С к А и обратно:

Первый проход маркера - идет сбор информации первого приоритета, далее второго и третьего. Если нет информации третьего приоритета, идет сбор информации второго приоритета.

Cравнение случайных и детерминированных методов доступа

Метод доступа	Достоинства	Недостатки
Случайный	Просты в реализации (весь алгоритм "зашит" в сетевом адаптере); Не требуют центрального управляющего звена	Возникают отказы передачи сообщений или большие задержки
Детерминированный	Позволяют использовать канал связи с высокой эффективностью; Возможна приоритетная передача	Обязателен центральный узел управления; Должен быть разработан алгоритм управления маркером

Предыдущий

Следующий