Р.Л. Смелянский - Компьютерные сети. Том 1. Системы передачи данных (1130069), страница 34
Текст из файла (страница 34)
Станции со старшими номерами будут ожидать в среднем Л72 слогов до начала передачи. Таким образом, в среднем любая станция должна буде~ ждать Аг слогов состязаний до передачи. При небольшой нагрузке накладные расходы на перелачу одного кадра составят Аг бит, а эффективность передачи одного кадра— Ф(Н+ М), где Ю вЂ” накладные расходы на передачу кадра.
При плотной загрузке, когда практически каждая станция каждый раз что-то посылает, накладные расходы будут составлять 1 бит на калр, т.е. ггу1д+ 1). средняя задержка кадра булет равна средней задержке кадра внутри очереди в станции плюс Аг(Ы + 1)!2 слотов ожидания, ко~да кадр достигнет заголовка очерели к каналу. Отсюда видно, что с ростом Ю, хотя накладные расходы на передачу одного кадра пада-';:. ют, задержка кадра в канале существенно возрастает и эффективность ';, падает.
Следует также отметить, что если Ы и %имеет сопоставимые зназ,-".; чения, то значительная часть пропускной способности канала будет',':,.' ~ратиться на состязания. Кроме того, следует иметь в виду что стан- .3 ции с большими номерами будут иметь в этой схеме преимушество.'!:: и «оттеснять» станции с меньшими номерами от канала. Протокол двоичного адреса Один из недостатков протоколов с резервированием — это затра- ъ ты на слоты состязаний, составляющие 1 бит на станцию. При ко-.:: ротких кадрах это накладно. Повысить эффективность применения:;;, канала можно, используя двоичное представление адреса станции. В этом методе каждая станция, готовая к передаче, на стадии со--,",,' стязаний выставляет свой адрес бит за битом, начиная со старшего,".: разряда.
Эти разряды подвергаются логическому сложению. Если'.:.::;:, станция выставила на очередном шаге О, а результат логического": сложения 1, то она должна ждать, т.е. в текущих состязаниях она,:'.;. далее участия не принимает. Эффективность использования канала '., в этом методе составляет г1/(Ы + 1пДг). Если структура заголовка кадра';! при этом выбирается таким образом, чтобы его можно было исполь-::~. зовать для выбора очередной станции для передачи, то эффективность . использования канала достигнет 100%, поскольку слагаемое 1пЛГ:::,', уходит. Этот метод, как и предыдущий, имеет один существенный недо-;:::.
статок — он несправедливый; чем больше номер станции, тем скорее.;:. она захватит канал. Для устранения этого недостатка была предло-':,-:. жена модификация данного метода, в которой у станций динамически-,; изменяется приоритет, т.е. победитель в текущих состязаниях полу-:,.; чает наименьший приоритет, который будет увеличиваться от состя«':.',." зания к состязанию. Рассмотренные в подразд. 4.3.5 и 4.3.6 протоколы показывают, что -'.:; при неболыпой загрузке возникающие конфликгы неопасны ввиду,:,: небольшой задержки на передачу. Однако по мере роста нагрузки они,: снижают эффективность использования канала.
Следовательно, при.1:" высокой загрузке канала арбитраж желателен и протоколы без кол-".',' лизий предпочтительнее, а вот при низкой загрузке он лишь вызы-;:: вает дополнительные накладные расходы. 150 Естественной была попытка создать протокол, объединяющий достоинства этих двух групп методов, т, е. обеспечить возможность использования состязаний при небольших нагрузках и бесконфликтных методов — при высоких. Такие протоколы были созданы, и называются они протоколами с ограниченным числом конфликтов, Их изучением мы н закончим рассмотрение класса протоколов с контролем несущей. Симметричные протоколы с'ограниченным числом состязаний До сих пор рассматривались протоколы с состязаниями только в так называемой симметричной конфигурации: все станции, пытающиеся передать кадр, получали канал с одной и той же'вероятностью р.
Однако оказывается, что общую производительность системы можно улучшить, если разные станции будут получать канал с разной вероятностью. Рассмотрим производительность системы при симметричной конфигурации. Пусть имеется )г станций, каждая из которых с вероятностью р готова передать кадр. В этом случае вероятность, что какая-то станция успешно передаст свой кадр, равна Йр(1 — р)ь ', и эта вероятность достигает максимума при р = 1/)с. Тогда вероятность передачи сообщения какой-либо станцией равна ((1с — 1)/к)~ '. График этой функции показан на рис.
4. 12. При небольшом числе станций шансы передать кадр достаточно велики, но с ростом числа станций эти шансы резко падают. Единственным способом увеличить шансы на передачу является сокращение числа конфликтов. Для этого в протоколах с ограниченным числом состязаний все станции разбивают на непересекающиеся группы.
Каждой группе присваивается номер. За' слот с номером О состязаются только станции из группы О. Если передавать в этой группе нечего или была коллизия; то начинаются состязания за слот Р До 0,0 0,6 0,4 0,2 0,0 5 ю Рис. 4.12. Зависимость вероятности р Успешной передачи сообщения от числа Й станций в симметричной конфигурации 151 ! между членами группы ! и т.д. В результате в каждом слоге конку-,аз ренция падает, что соответствует левой части кривой, показанной па,,';-, рис. 4.12. Основную сложность в этом методе представляет распреде-.:: ление станций по группам. Адаптивный древовидный протокол Данный протокол, конкретизирующий способ распрелеления ': станций по группам, устроен по принципу дихотомии и позволяет":,.
эффективно находить оптимальное число станций в группе. Рис. 4.13 иллюстрирует этот принцип применительно к станциям ' (листьям). За слот О борются все станции. Если какая-то из них по-',~: бедила — хорошо, а если нет, то за слот 1 борются только станции 'а поддерева с корнем в вершине 2. Если какая-то из них победила, то'::, следующий слот резервируется лля станций поддерева с корнем в,.: вершине 3. Если какая-то из них победила, то за следуюший слог';.',: борются станции поддерева с корнем в вершине 4, и т.д. Когда число станций велико и все они готовы передавать, то вряд.",„. ли целесообразно начинать поиск с уровня О дерева. Следовательно,: возникает вопрос, с какого уровня надо начинать эту процедуру при'-' заданном числе станций? Перенумеруем уровни дерева: на уровне:::. Π— вершина 1, на уровне 1 — вершины 2 и 3 и т.д.
Заметим, что на:.~.: уровне ! располагается 2' вершин, т.е. число станций, являющихся.а листьями в поддереве с корнем на уровне ! равно Лг/2'. Пусть число станций, готовых к передаче, нормально распределе-, '::, но. Обозначим это число д. Тогда число станций, готовых к передаче ".!' и расположенных ниже узла уровня й будет равно 2 'д. Заметим, что ':.'. доля станций от общего числа станций, входяших в поддерево с кор- . з нем на уровне г, равна 2 '. Естественно, необходимо подобрать такое: !', соотношение между ! и д, при котором число конкурирующих станций ':: будет равно 1, т, е, будет выполняться условие 2 'д = 1, или!ояз з = ! Рассмотренный алгоритм имеет много вариантов !59).
Мы описа- ',. ли лишь основную идею. Станции л с и Рис. 4.!3. Дерево состязаний лля восьми станций 152 4.3.8. Мнозкественныйдоступ к беспроводным каналам Беспроводная связь в настоящее время активно развивается, и все чаше можно встретить локальные сети, построенные на беспроводных каналах, например %1Р1. К этой же группе систем связи относятся сотовая и спутниковая связь. Так как количество абонентов этих систем достаточно велико, для управления доступом к беспроводному каналу придумано много методов, часть из которых мы и рассмотрим. Методы МАСА длв беспроводных локальных сетей В беспроводных локальных сетях абонентскими устройствами являются мобильные компьютеры.
Чтобы быть цо-настоящему мобильным, компьютер использует радиоканал для связи. Локальные сети, построенные на основе радиоканала, существенно отличаются от кабельных локальных сетей: они имеют специальный МАС- подуровень. Обычная конфигурация таких сетей следующая: в здании размещается сеть стационарных приемопередающих станций, соединенных кабелем. Вспомним системы гг)Р1 (см. разд, 3.4.б). Если настроить приемопередатчики станций и компьютеров на расстояние 3 ...4 м, то каждая комната в здании образует ячейку. В каждой ячейке действует только один канал, пропускная способность которого обычно равна 1 ...
2 Мбитггс и которую разделяют все машины этой ячейки. Далее предположим ради простоты изложения, что все передатчики работают на одной и той же частоте. Когда приемник оказывается в зоне действия двух активных передатчиков, то он принимает искаженный сигнал, который рассматривается как бесполезный шум. Естественно было бы попытаться использовать протокол СИМА для радиоканала. Однако в случае беспроводного доступа здесь возникают проблемы. Рассмотрим рис. 4.!4.
Здесь станции А и В могут взаимодействовать друг с другом, а станция С может взаимодействовать с В и 23, но не сА. Рассмотрим, что будет происходить, когда А будет передавать данные В (рис. 4.14, а). Поскольку С вне зоны действия А, то она не слышит передачи А и может начать свою передачу для В, что приведет к коллизии. Эта проблема станции, не способной увидеть конкурента, называется проблемой скрытой станции. Рассмотрим теперь, что будет происходить, если В начнет передавать, например А (рис.
4.14, гг). Тогда С услышит эту передачу и ложно заключит, что она не может передавать данные 13, хотя та свободна. Эта ситуация называется ггроблемой мнимой станции. 153 ДА ~Ц-л 1С) Д б Рвдиус действия сигнала а Рис. 4.! 4. Два случая передачи 1а, б) в беспроводной локальной сети Зона действия ствннии А !,Зоне действия б а станции В Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
