Лекции по Теоретическим основам цифровой связи   

11. Уплотнение и множественный доступ

11.5. Методы множественного доступа в локальных сетях

Локальные сети (local area network — LAN) могут использоваться для связи компьютеров, терминалов, принтеров и других устройств, расположенных недалеко друг от друга (например, в одном здании). Если из экономических соображений в глобальных сетях применяются телефонные сети общего пользования, то для создания локальных сетей обычно устанавливаются собственные кабели высокой пропускной способности. Следовательно, в последнем случае ширина полосы не является столь "дефицитным" ресурсом, как при глобальных сетях. Поскольку в оптимизации использования полос нет необходимости, в системах локальных сетей могут применяться простые алгоритмы доступа [6, 25-27].

11.5.1.СетиС5МА/СО

Схема Ethernet, представляющая собой метод доступа для локальных сетей, была разработана корпорацией Xerox. Данный метод основывается на предположении, что каждое локальное устройство может узнать состояние общего широковещательного канала связи перед попыткой его использования. Такой метод называется множественным доступом к среде с обнаружением конфликтов и детектированием несущей (carrier-sense multiple access with collision detection — CSMA/CD). В данном случае "несущая" означает любую электрическую активность в кабеле. На рис. 11.41, а изображен формат битового поля данных для спецификации Ethernet. Пояснения к рисунку приводятся ниже.

1. Максимальный размер пакета равен 1526 байт, где байт включает 8 бит. Структура пакета является следующей: начальная комбинация битов (8 байт) + заголовок (14 байт) + данные (1500 байт) + биты четности (4 байт).

2. Минимальный размер пакета равен 72 байт. Пакет включает начальную комбинацию битов (8 байт) + заголовок (14 байт) + данные (46 байт) + биты четности (4 байт).

3. Минимальная пауза между пакетами равна 9,6 мкс.

4. Начальная комбинация битов содержит 64-битовый шаблон синхронизации, состоящий из чередующихся единиц и нулей, причем два последних символа — единицы: (101010 ...1 01011).

5. Принимающая станция изучает поле адреса в заголовке пакета, после чего решает, принимать ли ей этот пакет. Первый бит указывает тип адреса (0 — индивидуальный адрес, 1 — групповой). Поле, состоящее из одних единиц, обозначает широковещание на все станции.

Рис. 11.41. Поле данных и формат РСМ схемы Ethernet: а) спецификация Ethernet; б) формат манчестерской модуляции РСМ

6. Адрес источника — это уникальный адрес передающей машины.

7. Тип поля определяет, как необходимо интерпретировать поле данных. Например, биты поля могут использоваться для описания кодировки данных, шифрования, приоритета сообщения и т.д.

8. Поле данных состоит из целого числа байт (минимум — 46, максимум — 1500 байт).

9. Поле проверки четности содержит биты четности, генерируемые с помощью следующего полинома (см. раздел 6.7).

В алгоритме множественного доступа Ethernet определены следующие действия или отклики пользователя.

1. Отложить. Пользователь не должен передавать данные при наличии несущей или в течение минимального времени, разделяющего пакеты.

2. Передать. Если не используется предыдущее действие, пользователь может передавать данные до окончания времени передачи пакета или до возникновения конфликта.

3. Прервать. При возникновении конфликта пользователь должен прекратить передачу данных и оповестить других пользователей, участвующих в конфликте.

4. Передать повторно. Пользователь должен предпринять попытку повторной передачи после паузы случайной протяженности (аналогично схеме ALOHA).

5. Откат. Пауза перед n-й попыткой повторной передачи — это равномерно распределенное случайное число от 0 до 2n - 1, где (0<n<10). При п>10 интервал остается в пределах от 0 до 1023. Единицей измерения времени для интервала задержки перед повторной передачей является 512 бит (51,2 мкс).

На рис. 11.41, б показан поток данных со скоростью 10 Мбит/с при использовании манчестерской схемы РСМ из спецификации Ethernet. Отметим, что при таком форматировании каждый однобитовый элемент или позиция двоичного разряда содержит переход. Двоичная единица описывается переходом с низкого уровня на высокий, двоичный нуль — переходом с высокого уровня на низкий. Следовательно, наличие переходов служит показателем наличия несущей. Если в течение определенного промежутка времени (от 0,75 до 1,25 периода передачи бита) переход не наблюдается — несущая потеряна, что свидетельствует об окончании пакета.



*****
© Банк лекций Siblec.ru
Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.