3.1 Множественный доступ с проверкой несущей и обнаружением столкновений.
Метод множественного доступа с проверкой несущей и обнаружением столкновений (МДПН/ОС- (Carrier sense multiple access with collision detection - CSMA/CD)) является развитием стратегии чистой Алохи. В настоящее время этот метод наиболее распространен (в сети нашей академии используется именно этот метод).
Основная концепция этого метода заключается в следующем:
Все станции прослушивают передачи по каналу, определяя состояние канала, – проверка несущей.
б) Начало передачи возможно лишь после обнаружения свободного состояния канала. Если опознается несущая частота (основная гармоника сигнала – 5..10 МГц в зависимости от передачи 0 или 1), то станция откладывает передачу своего кадра до окончания чужой передачи, и только потом пытается вновь его передать (после технологической паузы 9,6 мкс – для приведения сетевых адаптеров в исходное состояние).
в) Станция контролирует свою передачу, при обнаружении столкновения (коллизии) передача прекращается и станция генерирует сигнал столкновения.
г) Передача возобновляется через случайный промежуток времени (0 – 52,4 мс), длительность которого определяется по специальному алгоритму, если канал в этот момент окажется свободным.
д) Несколько неудачных попыток передачи интерпретируются станцией как отказ сети. Узел делает максимально 16 попыток передачи этого кадра информации, после чего отказывается от его передачи.
Метод CSMA/CD используется при топологии «общая шина» или «звезда».
Все данные, передаваемые по сети, помещаются в кадры определенной структуры, снабжаются уникальным адресом станции назначения. Затем кадр передается по кабелю. Все станции, подключенные к кабелю, могут распознать факт передачи кадра, и та станция, которая узнает собственный адрес в заголовках кадра, записывает его содержимое в свой внутренний буфер (память), обрабатывает полученные данные и посылает по кабелю кадр-ответ. Адрес станции-источника также включен в исходный кадр, поэтому станция-получатель знает, кому нужно послать ответ.
Даже в случае CSMA/CD может возникнуть ситуация коллизии, когда две или более станции одновременно определяют свободный канал и начинают попытку передачи данных. Возможность столкновений также может объясняется конечной скоростью распространения сигнала в линии связи. Для увеличения вероятности немедленного обнаружения коллизии всеми станциями сети, ситуация коллизии усиливается посылкой в сеть станциями, начавшими передачу своих кадров, специальной последовательности битов, называемой jam-последовательностъю (32 бита).
Вероятность
столкновений в стратегии CSMA/CD
гораздо меньше, чем при методе чистой
Алохи. Эта вероятность определяется
протяженностью канала передачи и
скоростью распространения сигнала в
линии. Существует два основных метода
захвата канала: 1-настойчивости
и р-настойчивости.
В методе с p-настойчивостью станция,
обнаружившая канал свободным, осуществляет
свою передачу с вероятностью p,
и с вероятностью (1-p)
откладывает передачу на промежуток
времени
распространения сигнала. Метод CSMA/CD
предполагает, что станция в состоянии
обнаружить конец передачи вскоре после
её завершения. Это требование выполняется
лишь, в случае если время распространения
сигнала из одного конца линии в другой
мало по сравнению с длительностью m
передаваемого сообщения. Это условие
описывается параметром
.
Если
,
то режим работы приближается к режиму
стратегии Алоха.
Стратегия CSMA/CD применима в локальных сетях, работающих со сравнительно невысокими скоростями передачи. Эта стратегия принята в качестве протокола в сетях Ethernet. Протокол Ethernet предусматривает, что при обнаружении столкновения попытка повторной передачи предпринимается через случайный промежуток времени, как и в случае Алохи. Этот промежуток удваивается после каждого нового столкновения до некоторой максимальной величины, после чего станция извещает вышестоящие уровни о нарушении связи. Нормированная пропущенная нагрузка в случае CSMA/CD составляет
; (10)
Существует также разновидность метода множественного доступа - множественный доступ с проверкой несущей и предотвращением коллизий (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance- CSMA/CA). Перед передачей данных станция источник посылает короткий сигнал о предстоящей передаче. После прохождения этого сигнала ни одна из станций не имеет права передавать данные в сеть до окончания передачи данных станцией-источником.