Р.Л. Смелянский - Компьютерные сети. Том 1. Системы передачи данных (1130069), страница 32
Текст из файла (страница 32)
При рассмотрении методов множественного лоступа к каналу, естественно, возникает идея разделить весь канал на несколько подканалов и каждому потенциальному абоненту предоставить свой цодканал. Эта техника называется мультиплексированием, или уплотнением канала. Далее будут подробно рассмотрены вопросы мульти- 139 плексирования нескольких логических каналов в одном физическоМ::.". канале. Немного забегая вперед, отметим, что имеется два основнььх"., подхода к мультиплексированию; использование частотного (РОМ):г и временного (ТОМ) разделения канала. При частотном разделении весь диапазон частот полосы пропу-,"-'.:::. скания канала разбивается на поддиапазоны, которые называются':.'.
подканалами. По каждому подканалу выполняется передача незал.::,' висимо от того, что происходит в других каналах. При временнбм""'[ разделении используется вся полоса пропускания канала для каждо-.;:- го абонента, но при этом время передачи делится на слоты по числу'"', потенциальных абонентов, и каждому из них выделяется свой интер-:,'.~ вал времени (слет) для перелачи. Частотное разделение хорошо ра-,.'.: ботает в условиях, когда число абонентов фиксированное и каждый 1 из них обеспечивает плотную загрузку канала. При этом каждому"::~ абоненту выделяется своя полоса частот, которую он использует неь .'::,.' зависимо от других.
Однако, когда число пользователей велико, их число изменяется.,~ или график отдельных абонентов нерегулярный, в РОМ появляются'.'-" проблемы. Например если весь диапазон полосы пропускания раз-,.'-':" делить на Дг полос, а лишь немногим из 7зг абонентов потребуется до-,' ступ к каналу, то ббльшая часть пропускной способности канала не.;":,'. будет использована. Если число абонентов, которым необходимо пере- !;, дать данные, больше ДГ, и жестко зафиксировано расписание их до- '!;: ступа к каналу, то часть из них получит отказ из-за недостатка пропуск-::,' ной способности, хотя при этом часть абонентов из тех, кому канал был ",',. предоставлен, может ничего не передавать и не принимать. Таким образом, статическое разделение канала на подканалы яв-".::, ляется неэффективным решением проблемы доступа при предпо-'-'! ложении о постоянстве числа абонентов в среднем и нерегулярном ' трафике у абонентов.
Напомним, что график в локальных сетях, как'-.:;; правило, носит взрывной характер (пиковые нагрузки от средних.;:;:„ могут отличаться в 1 000 раз). Вывод, к которому мы пришли чисто интуитивно, можно получить '„:.',: теоретически с использованием следуюшей модели [40[. Пусть не-'':-['1 обходимо оценить среднее время Т задержки кадра в канале. Пред-'.;~ положим, что имеется канал со скоростью передачи С, бит)с, в кото-::: ром средняя скорость поступления кадров в секунду равна )., а-,'::;: средняя длина кадра имеет экспоненциальное распределение со.,;,,', средним значением 1![г бит/кадр.
Тогда из теории массового обслу- .':,':~ живания или, как ее еше называют, теории очередей [12[, получим,:,';.',. следующее соотношение: Разделив канал на дг подканалов со скоростью передачи каждого '!: С/Л', бит/с, получим скорость поступления кадров в каждом из под- -",, 140 быть посланы повторно позднее. Кроме коллизий других ошибодв. передачи нет. 4. Время. Возможны две модели времени — непрерывная и дис::,~,"' кретная: ° непрерывное время.
Передача кадра может начаться в любой:-::,." момент. В сети нет единых часов, которые разбивают время на сло-''.„ ты. Другими словами, время является непрерывной функцией, ото-';; бражающей интересующие нас действия в сети на множество веще-,:.," ственных чисел; ° дискретное время. Все время работы канала разбивается на',."''' одинаковые интервалы, называемые слогами. В слоге может оказать-".;:, ся нуль кадров, если это слог ожидания, один кадр, если в этом ело-'!; те передача кадра прошла успешно, и несколько кадров, если в этом'::~ слоте произошла коллизия. 5.
Доступ к каналу. Возможны два способа доступа станции к каналу:. -" » с обнаружением несущей. Станция прежде чем использоватьлл канал всегда определяет, занят он или нет с помощью несушей — ",;:,: сигнала определенной формы. Когда канал не занят, по нему все,' время передается такой сигнал, а если канал занят, то сигнал в неМ,Г отличается от несущей, и станция не начинает передачу; ° при отсутствии несущей. Станция ничего не знает о состоя-:.'. нии канала, пока не начнет использовать его.
Она сразу начинает';.', передачу и лишь в ходе передачи обнаруживает коллизию, так как,'., сигнал, который она «увидит» в канале, будет отличаться от того сиг-': нала, который станция передала в канал. Существуют и другие модели сетей, которые предусматривают:,',;,", использование многопользовательских станций, но эти модели наг.':, много сложнее.
Единый канал передачи — это краеугольное предпо;:;.', ложение, и иного способа передать кадр нет. Говоря о динамическом доступе, подразумевают, что отсутствует,'*", какая-либо фиксированная политика предоставления доступа к ка-'';. налу для передачи в отличие от статических методов доступа. При::. этом любая станция может запросить доступ к каналу в любой момент'," времени, а методы доступа лишь определяют правила удовлетворенця~: этих запросов. Д д у В !970-х гг. Н.
Абрамсон со своими коллегами из университета Га-",",~, вайи предложил простой способ распределения доступа к каналу. Сис:.',;,' стему, реализующую этот способ распределения канала, Н.Абрамсон.",'1 назвал АЕОНА, п.о по-гавайски означает что-то вроде «привет». Систел;;-",, ма состояла из наземных радиостанций, работающих на одной частоте'::,, и связывающих острова между собой. Идея ее конструкции заключалась":::; в том, чтобы позволить в вещательной среде любому количеству поль- е зователей неконтролируелю использовать олин и тот же канал. 142 Мы здесь рассмотрим два варианта системы: чистая АБОНА и слотированная АБОНА, в которой время работы разбито на слоты. Первая система, реализует молель с непрерывным временем„вторая — с дискретным.
Основное их различие состоит в том, что в первой системе никакой синхронизации пользователей не требуется, а во второй — все пользователи начинают передачу только в определенные моменты времени. Чистая АЕОНА Идея чистой А1 ОНА проста: любой пользователь, желающий передать сообщение, сразу пытается это сделать., Благодаря тому, что в вещательной среде у него всегда есть обратная связь, т.е.
он может определить, пытался ли кто-то еще передавать сообщение на его частоте, отправитель может установить возникновение конфликта при передаче. Обратная связь в среде ЛВСлтроисходит практически мгновенно, а вот, например, в системах спутниковой связи задержка сигнала составляет около 270 мс. Заметим, что отправитель при этом должен «слушать» среду передачи до тех пор, пока последний бит его сообщения не достигнет самого отдаленного получателя.
Обнаружив конфликт, отправитель ожидает некоторый случайный отрезок времени, после чего повторяет попытку передачи. Интервал времени на ожидание должен быть случайным, иначе конкуренты, повторяя попытки передачи вызовут коллизию снова. Системы, в которых пользователи конкурируют за получение доступа к общему каналу, называются системами с состязаниями. Неважно, когда произошел конфликт, когда первый бит одного кадра «наехал» на последний бит другого к дра или в какой-то иной момент, оба кадра считаются испорченными и должны быть переданы повторно. Контрольная сумма, защищающая данные в кадре, не позволяет различать разные случаи наложения кадров. Оценим эффективность системы АБО НА через количество кадров, переданных без коллизий.
Для этого воспользуемся ранее сформулированной моделью (см. подразд. 4.3.3). ' Назовем временем кадра время, необходимое на передачу кадра стандартной фиксированной длины. Обозначим это время т. Предположим, что число пользователей неограничено и все они порождают кадры по закону Пуассона со средним числом Ж кадров за т. Это означает, что вероятность события, при котором будет порождено а кадров за время т, можно записать в виде ) "е ~ Р[н] = —, и'.
гле),= у 143 Р(й] = поэтому вероятность, что появится 0 кадров, равна е ~. За двойное время кадра среднее число кадров равно 2О, откуда р -2О а так как 5 = СР„то пропускная способность канала ! го гаазг Время Коллизия с окончанием с началом невидимого кадра невидимого кадра Ь+ ~ ~авн Время, необходимое 'дая обиаружсния коллизии Рис. 4.9.
Определение времени, требуемого лля обнаружения коллизии 144 Поскольку при Ю >! очередь на передачу будет только расти и все,;,: кадры будут страдать от коллизий, предположим, что 0 < Аг< 1. Также':: предположим, что вероятность за время кадра сделать Гс попыток-'; передачи, как новых, так и ранее не переданных из-за коллизий ка-! дров, распределяется по закону Пуассона со средним значением сх,::..: Понятно, что при этом должно выполняться соотношение б > Л;::;"' иначе очередь будет расти бесконечно.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
