[27.04.11] Лекция №10 (Конспект - Основы телекоммуникаций)

Лекция №10 [27.04.11]

Случайный доступ

Если передача идёт одновременно от двух станций, то возникает коллизия, данные портятся. В этом случае надо как можно скорее освободить среду передачи от коллизионных кадров. Проще всего это сделать при шинной топологии сети, всё происходит автоматически и достаточно быстро (кадр достигает границы шины и затухает). Поэтому локальные сети, использующие метод случайного доступа имею логическую структуру "общая шина".

Множественный доступ – ALOHA, прямой канал и обратный канал. Прямой используется для связи с ГВЦ. Обратный канал – связи терминалов с ГВЦ, его пропускная способность распределяется между всеми терминалами.

Время потерь = , где - число терминалов, а - время передачи одного кадра.

Если терминал в течение таймаута получает положительную квитанцию, значит, коллизии не произошло и передача осуществилась успешно. Если нет – то попытка передачи возобновляется, но через время ожидания, которое рассчитывается для каждого терминала случайным образом, чтобы свести к минимуму вероятность возникновения новой коллизии.

Этот метод обеспечивает коэффициент использования обратного канала не превышает 19%, а 81% - простои, коллизии.

Чтобы сократить время возможных потерь, этот ALOHA был модифицирован в тактированную ALOHA. ГВЦ по прямому каналу передаёт тактирующие метки, и терминалы имеют право передавать данные только после получения такой метки. Если два терминала подготовили кадры и получили метки, то они начнут передавать одновременно, и тогда при коллизии время потерь уменьшится, потому что раньше первый терминал мог почти-почти передать свои данные, а тут вклинивался второй, а теперь всё одновременно. Здесь коэффициент использования среды передачи данных вырос до 38%.

Множественный доступ с контролем носителя (МДКН)– узлы следят за состоянием среды. Если занято, то ждут освобождения. И в этом случае коллизия возможна только тогда, если две или более станции начнут передачу одновременно, после освобождения среды.

По определению момента передачи после освобождения среды:

I – immediately, сразу же после освобождения среды передачи. Вероятность коллизии самая высокая. КИСД (коэффициент использования среды передачи) = 53%;

P – компромиссный вариант, передача начинается с вероятностью P, поэтому данные системы иногда называют P-настойчивыми МДКН. Если известна зависимость между вероятностью запроса на передачу и длительностью передачи, то можно определить оптимальное значение вероятности P. Коллизий меньше, простоя меньше. КИСД = 83%;

N – next time, если канал оказался занятым, то момент начала передачи откладывается на более позднее время, чем освобождение канала. Коллизий меньше, но больше простой канала. КИСД = 81%;

В локальных сетях с МДКН, как и в сетях с МД, получатель, приняв кадр, проверяет его на наличие ошибок, то отправляет назад квитанцию о приёме. И ни один из методов не контролирует среду передачу в момент процесса передачи.

Множественный доступ с контролем носителя и обнаружением коллизий - чтобы обнаруживать столкновения (коллизии) и отказаться от квитанций. МДКН/ОС или CSMA/CD. Каждая станция перед началом передачи слушает канал.

Момент 1 – готовность кадра передаче;

Момент 2 – начало передачи кадра;

Момент 3 - начало приёма кадра (нормального, без ошибок);

Момент 4 – обнаружение коллизии станциями A и С. Передача кадров прекращается, передаётся сигнал затора;

Момент 5 – завершение передачи сигнала затора;

Метод накладывает ограничения на минимальный размер кадра. Время ожидание измеряется во временных квантах.

[слот-тайм] – временной квант =

Алгоритмы вычисления времени ожидания:

1) с использованием констант: [слот-тайм], - константа, - переменная, в каждом узле вычисляется случайно ( );

2) линейного замедления: [слот-тайм], где - число столкновений в конкретной передаче на рассматриваемый момент времени. После каждой коллизии время ожидания увеличивается;

3) по двоичному экспоненциальному алгоритму замедления: [слот-тайм];

МДКН/ОС с подтверждением – следующие возможности:

- с приёмом каждого кадра обратно отправляется квитанция (по одному и тому же каналу);

- отсутствие коллизии квитанций с другими пакетами;

В такой системе узел, имеющий запрос на передачу, посылает кадры только при условии возможности неоднократного использования среды передачи. После подтверждения свободности канала и до времени паузы – основного времени ожидания.

Каждая станция перед началом передачи выдерживает паузу, равную основному времени ожидания. Во время это паузы сигнал должен пройти между границами (максимально удалёнными станциями). В этом случае исключается ситуация, когда коллизия отсутствует, но возможны ошибки. То есть, исключается возможность коллизии квитанции с кадрами, а станция получает-таки подтверждение о переданном кадре.

МДКН и предупреждением (исключением) столкновения (коллизии) – кадры передаются через определённый интервал IPG. Для снижения вероятности коллизии межкадровый интервал делится на ещё временные слоты (например, по приоритетам станций). И вот станция может начать передачу только в тот временной слот, который соответствует её приоритету. Поэтому коллизия возможна только между равноприоритетными станциями.