 |
|
Методы множественного доступа
Для системы связи огромное значение имеет используемый метод множественного доступа, реализуемый сетевым адаптером.
Управление каналом связи может быть как централизованным, так и распределенным, когда все сетевые станции считаются равноправными. Как правило, метод множественного доступа при распределенном управлении относится к одному из следующих классов: случайный доступ; пропорциональный доступ; приоритетный доступ; локально-приоритетный способ, свойственный последовательному каналу связи.
При случайном доступе возможно возникновение конфликтов из-за одновременной передачи сообщений несколькими станциями. В этом случае передача считается неуспешной, и источники начинают ее заново со случайным сдвигом во времени. Метод управления каналом чрезвычайно прост: как только на станции появляется кадр данных, он выталкивается в канал. При таком подходе велика вероятность конфликтов, когда сообщения разных станции накладываются друг на друга и для исправления их необходима повторная передача.
Для пропорциональных методов доступа характерна работа по заранее известному расписанию, изменить которое довольно сложно. Управление сетью при этом методе доступа может быть как распределенное, так и централизованное. При централизованном управлении, которое используется только для топологии общая шина, наиболее часто употребляются способы опрос и раструб. При опросе, станция-арбитр последовательно адресует управляющий кадр каждой станции в сети.
Улучшением метода опроса может служить раструб. В этом случае арбитр вырабатывает только один управляющий кадр и передает его станции. В зависимости от своего состояния станция либо сразу переадресует его следующей станции, либо сначала, выпускает информационный кадр, а затем отдаст право на передачу. Управляющий кадр последовательно обходит все станции на сети и возвращается к арбитру.
К основным достоинствам пропорциональных методов доступа следует отнести высокую надежность, гарантированное время доступа к каналу связи, хорошую производительность при равномерной и высокой активности станций в сети. Однако следует учесть, что возможность модификации сети требует дорогостоящих программно-аппаратных добавлений, что сильно влияет на стоимость таких сетей.
Локально-приоритетные способы доступа свойственны последовательному кольцевому каналу. При этом станция-источник передает информацию в канал в зависимости от приоритета проходящего мимо пакета информации и своего собственного состояния. К достоинствам локально-приоритетных методов доступа принято относить независимость основных параметров от дальности действия, малое время передачи при низких нагрузках, гарантированное время доступа к каналу связи, возможность многократно использовать пропускную способность канала связи. Особенно эффективны методы для интенсивно взаимодействующих абонентов, обменивающихся короткими сообщениями.
Наиболее широкое распространение в сетях связи получили следующие методы множественного доступа.
CSMA – carrier sense multiple access – вероятностный сетевой протокол канального уровня. Узел, желающий передать пакет данных, выполняет процедуру оценки чистоты канала. Если передающая среда оценивается как чистая, узел может передать пакет данных.
CSMA/CD – carrier sense multiple access with collision detection – множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий. Метод относится к децентрализованным случайным методам. Он используется как в обычных сетях типа Ethernet, так и в высокоскоростных сетях, например, Gigabit Ethernet.
CSMA/CA – carrier sense multiple access with collision avoidance – множественный доступ с прослушиванием несущей волны и избеганием коллизий. В данном методе используется схема прослушивания несущей волны. Станция, которая собирается начать передачу, посылает сигнал затора (jam signal). После продолжительного ожидания всех станций, которые могут послать jam signal, станция начинает передачу пакета. Если во время передачи станция обнаруживает jam signal от другой станции, она останавливает передачу на отрезок времени случайной длины и затем повторяет попытку. CSMA/CA – это модификация чистого CSMA. CSMA/CA отличается от CSMA/CD тем, что коллизиям подвержены не пакеты данных, а только jam-сигналы. Отсюда и название "collision avoidance" – предотвращение коллизий (именно пакетов данных).
CDMA – code division multiple access – множественный доступ с кодовым разделением. Каналы трафика при таком способе разделения среды создаются присвоением каждому пользователю отдельного числового кода, который распространяется по всей ширине полосы. Нет временного разделения, все абоненты постоянно используют всю ширину канала. Полоса частот одного канала очень широка, вещание абонентов накладывается друг на друга но, поскольку их коды отличаются, они могут быть дифференцированы.
FDMA – frequency division multiple access – множественный доступ с разделением каналов по частоте. Это способ использования радиочастот, когда в одном частотном диапазоне находится только один абонент, разные абоненты используют разные частоты в пределах соты. Поэтому, пока начальный запрос не закончен, канал закрыт к другим сеансам связи. Полная дуплексная FDMA передача требует двух каналов, один для передачи и другой для получения.
TDMA – time division multiple access – множественный доступ с разделением по времени. Это способ использования радиочастот, когда в одном частотном интервале находятся несколько абонентов, разные абоненты используют разные временные слоты (интервалы) для передачи. Таким образом, TDMA предоставляет каждому пользователю полный доступ к интервалу частоты в течение короткого периода времени. TDMA в настоящее время является доминирующей технологией для мобильных сотовых сетей и используется в стандартах GSM и PDC.