Локальных сетей
 Скачать 261.78 Kb.
|
16 Протоколы множественного доступа с контролем несущейВ дискретной системе ALOHA максимальный коэффициент использования канала, который может быть достигнут, равен 1/e. Такой скромный результат неудивителен, поскольку станции передают данные, когда хотят, не считаясь с тем, что делают остальные станции. В такой системе неизбежно возникает большое количество коллизий. Однако в локальных сетях можно организовать процесс таким образом, что станции будут учитывать поведение друг друга. За счет этого можно достичь значения коэффициента использования канала значительно большего, чем 1/e. В данном разделе мы рассмотрим некоторые протоколы, позволяющие улучшить производительность канала. Протоколы, в которых станции прослушивают среду передачи данных и действуют в соответствии с этим, называются протоколами с контролем несущей. Было разработано много таких протоколов и ихдавным-давноподробно проанализировали. Например, см. работу Кляйнрок и Тобаги (Kleinrock, Tobagi, 1975). Ниже мы рассмотрим несколько версий протоколов с контролем несущей. Настойчивый и ненастойчивый CSMA Первый протокол с опросом несущей, который мы рассмотрим, называется 1-на- стойчивый протокол CSMA (Carrier-SenseMultiple Access— множественный до- ступ с контролем несущей). Длинноватое название для простейшей схемы CSMA. Когда у станции появляются данные для передачи, она сначала прослушивает канал, проверяя, свободен он или занят. Если канал бездействует, то станция отправляет данные. В противном случае, когда канал занят, станция ждет, пока он освободится. Затем станция передает кадр. Если происходит столкновение, станция ждет в течение случайного интервала времени, затем снова прослушивает канал и, если он свободен, пытается передать кадр еще раз. Такой протокол называется протоколом CSMA с настойчивостью 1, так как станция передает кадр с вероятностью 1, как только обнаружит, что канал свободен. От этой схемы можно было бы ожидать, что коллизий вообще происходить не будет, за исключением редких случаев одновременной отправки, но это не так. Если две станции придут в состояние готовности в то время, когда передает какая-тотретья станция, обе будут ждать, пока она не закончит передачу, после чего сами одновременно станут передавать, и в результате произойдет столкновение. Если бы они не были столь нетерпеливы, количество столкновений было бы меньшим. Протокол CSMA с обнаружением коллизий Настойчивый и ненастойчивый протоколы CSMA, несомненно, являются улучшениями системы ALOHA, поскольку они гарантируют, что никакая станция не начнет передачу, если она определит, что канал уже занят. Однако если две станции, обнаружив, что канал свободен, одновременно начали передачу, столкновение все равно произойдет. Еще одно улучшение — способность станций быстро распознавать коллизию и немедленно прекращать передачу (а не завершать ее), так как данные все равно искажены. Эта стратегия экономит время, и улучшается производительность канала. Такой протокол, называемый CSMA/CD(Carrier-SenseMultiple Access with Collision Detection— множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий), является основой чрезвычайно популярных ЛВС Ethernet, поэтому мы уделим некоторое время более или менее подробному рассмотрению CSMA/CD. Важно понимать, что распознавание коллизий представляет собой аналоговый процесс. Оборудование станции должно «прослушивать» канал во время передачи. Если оно считывает сигнал и понимает, что он отличается от пересылаемого, то сразу понятно — произошла коллизия. Следствие таково, что полученный сигнал не обязательно должен идеально совпадать с отправленным (что может быть сложно в беспроводных сетях — принимаемый сигнал нередко в 1 000 000 раз слабее передаваемого) и что необходимо выбирать такой способ уплотнения, который позволит распознавать коллизии (например, коллизию двух 0-вольтовых сигналов распознать практически невозможно). В протоколе CSMA/CD, так же как и во многих других протоколах локальных сетей, применяется концептуальная модель, показанная на рис. 4.5. В момент времени t0 одна из станций закончила передачу кадра. Все остальные станции, готовые к передаче, теперь могут попытаться передать свои кадры. Если две станции или более одновременно начнут передачу, то произойдет столкновение. Обнаружив коллизию, станция прекращает передачу, ждет случайный период времени, после чего пытается снова, при условии, что к этому моменту не начала передачу другая станция. Таким образом, наша модель протокола CSMA/CD будет состоять из чередования периодов конкуренции и передачи, а также периодов простоя канала (когда все станции молчат). |