Методы доступа к каналам

Совокупность действий, которые должна вы­полнять PC для получения права передачи информации по используемому физическому каналу определяют соответствующий метод доступа. Управ­ление доступом к передающей среде может быть централизованным, когда доступ к станциям предоставляется с помощью центрального управляюще­го узла (мониторной станции), либо децентрализованным, когда все PC, подключенные к сети, равноправны и могут выступать инициаторами орга­низации связи. Кроме того, методы доступа могут быть детерминирован­ными и случайными.

Наиболее известными детерминированными методами доступа, которые чаще используются в кольцевых сетях, являются: метод временных сегмен­тов (тактируемого доступа) и маркерный метод. В первом случае монитор­ная станция разбивает временной цикл работы кольца на временные интер­валы фиксированной длины (сегменты). Сегменты (slots) циркулируют по кольцу. Любая PC следит за появлением очередного сегмента. Если этот сегмент свободен, она помещает в него свое сообщение, помечает его как занятый, используя специальный разряд заголовка. После получения этого сообщения получателем и последующего его возврата станции-отправителю, эта станция освобождает такой временной сегмент, сбрасывая управляющий бит заголовка в нуль. Очередное сообщение данная PC может передать только после того, как к ней возвратилось предыдущее сообще­ние. Такое условие обеспечивает равные права на передачу информации для каждой PC. Данный метод доступа допускает передачу сразу же не­скольких сообщений. При использовании маркерного способа мониторная станция генерирует специальный маркер, циркулирующий по кольцу. Передачу сообщения мо­жет производить только та PC, которая получила этот маркер. PC начинает передачу своего сообщения, временно прекращая перемещение маркера по кольцу. Она возвращает маркер в кольцо только после получения подтвер­ждения (квитанции) о получении ее сообщения адресатом. Такая реализа­ция маркерного способа доступа допускает передачи по кольцу только од­ного сообщения. Мониторная станция выполняет управляющие функции: следит за наличием маркера в кольце, удаляет лишний маркер, если он воз­ник. Восстановление маркера производится только по истечению времени, называемого "тайм-аутом" (time out) - предельного "временного интервала" получения квитанции о правильности приема. В высокоскоростных сетях организован механизм раннего освобождения маркера. Данный механизм разрешает освобождение маркера PC сразу после выдачи ею своего сооб­щения. В этом случае по кольцу может передавать более одного сообщения.

Методы детерминированного доступа лучше использовать в крупных сетях с большим объемом передаваемых данных. Методы случайного дос­тупа больше подходят для небольших сетей с незначительной загрузкой ка­нала. Случайные методы доступа основаны на том, что каждая PC, подклю­ченная к сети с шинной топологией, в любой момент, если свободен канал, может передать сообщение. Возможна ситуация, когда несколько станций будут пытаться передать сообщение в сеть. Поэтому такие методы получи­ли название методов множественного доступа. Рассмотрим два таких мето­да доступа: с контролем несущей и предотвращением столкновений МДКН/ПС (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance - CSМА/SА); и обнаружением столкновений МДКН/ОС (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detect - CSMA/CD).

При МДКН/ПС рабочая станция, которая готова передать данные, про­слушивает канал, анализируя его состояние путем контроля наличия несу­щего сигнала. Присутствие этого сигнала соответствует занятому каналу. Если канал занят, PC откладывает попытку доступа на произвольно задан­ный временной интервал - время ожидания, после чего делает повторную попытку при отсутствии в канале несущего сигнала. Время ожидания пред­ставляет собой сумму двух значений: постоянного значения и случайного значения времени, благодаря чему две станции, которые одновременно об­ратились к сети, очередную свою попытку не повторят в то же самое время. Если канал свободен, PC передает в него сигнал запроса передачи RTS (Request to Send). Когда этот сигнал достигнет получателя, с которым стан­ция предполагает осуществить обмен данными, последний формирует сиг­нал очистки канала CTS (Clear to Send). Пара сигналов RTS и CTS должна быть передана и получена также в течение установленного временного ин­тервала. Получение сигнала CTS является разрешением PC занять канал, поэтому она начинает передачу. Все остальные узлы сети при наличии пары сигналов RTS и CTS не должны предпринимать попыток доступа к пере­дающей среде.

Суть МДКН/ОС состоит в следующем: PC, желающая начать передачу по каналу связи, анализирует его состояние путем прослушивания и кон­троля наличия несущего сигнала. При наличии несущего сигнала канал за­нят, PC откладывает попытку доступа и затем через определенное время повторяет ее. Если канал свободен, станция начинает передачу, продолжая контролировать состояние канала и во время передачи. Если еще одна станция также начала передачу, происходит столкновение двух информа­ционных потоков, возникает конфликтная ситуация. При возникновении конфликта PC немедленно прекращает передачу, переходит в состояние ожидания на случайно выбранное время, по истечении которого пытается выполнить вторую попытку. Каждая из PC подсчитывает число своих не­удачных попыток передачи данных. Чем больше таких попыток было, тем на большее время откладывается ее следующая попытка доступа к каналам. Для реализации такого метода доступа необходимо, чтобы в составе сете­вой платы имелась схема анализа состояния сети и схемы обнаружения столкновений.