4.1.4.3.Час обігу петлі.
Щоб система управління доступу до середовища працювала належним чином, усі інтерфейси Ethernet повинні бути здатні відповідати на інші сигнали всередині певного часового інтервалу. Синхронізація сигналів базована на інтервалі часу, даному для того, щоб сигнал, висланий від одного кінця повної системи сигнального середовища, повернувся назад; цей інтервал відомий як час обігу петлі. Максимальний час обігу петлі для сигналу в спільному каналі Ethernet є строго обмежений, щоб забезпечити будь-який інтерфейс можливістю слухати всі мережеві сигнали всередині визначеного інтервалу часу, передбаченого в системі управління доступом до середовища Ethernet. Чим довший даний сегмент мережі, тим більше часу потрібно, щоб сигнал перемістився через нього.
Передавання сигналу триває певний час, за який сигнал поширюється вздовж кабеля. Якщо затримка поширення занадто велика, то процес передавання може бути закінчений перед тим, як вузол виявить колізію. Для уникнення цього затримка не повинна перевищувати часу, еквівалентного тривалості передавання 512 бітів (тобто 64 октетів). Мінімальна довжина рамки не повинна бути менша від 64 октетів, щоб механізм виявлення колізій діяв правильно.
Максимальна кількість рамок, які можуть бути вислані за секунду, може бути обчислена так. При швидкості 10 Мб/с тривалість передавання рамки довжиною 64 октети (512 бітів) становить 51.2 мкс. Преамбула (8 октетів) передається за 6.4 мкс. До цього слід додати часовий інтервал між рамками, рівний 9.6 мкс. Сума становить 67.2 мкс, тому за секунду можна передати не більше від 14880 рамок. При швидкості 100Мб/с за секунду можна передати 148809 рамок довжиною 64 октети.
Завершення пакету даних (рамки) завжди сигналізується шляхом включення сигналу стану IDL в потік бітів. Він завжди починається з високого рівня і триває протягом часового інтервалу щонайменше 2 бітів. Якщо останні біти були нулями, то в потік бітів включається додатковий перехід через нуль (transition).
4.1.4.4.Розв'язання колізій.
Система Ethernet спроектована так, що більшість колізій в мережі, яка не перевантажена, розв’язуються за мікросекунди. Звичайно колізія не приводить до втрати даних. У випадку колізії інтерфейс Ethernet очікує відступу кілька мікросекунд і потім автоматично повторює передавання даних. Для мереж, перевантажених трафіком, може трапитися, що колізії наступають багаторазово при спробах передавання даного пакету. Це також нормальний режим. Якщо при спробах здійснити передавання трапляються повторні колізії, то станція розпочинає розвивати систему часових інтервалів затримки, в яких випадково вибирається момент часу для повторного передавання. Повторні колізії для даної спроби передавання пакету вказують на зайнятість мережі. Розподіл процесу затримки, формально відомий як обмежений бінарний експоненціальний відступ, є розумною властивістю MAC Ethernet, який забезпечує для станції автоматичний метод підстроювання характеристик трафіку мережі. Тільки після 16 послідовних колізій для даної спроби передавання пакету інтерфейс може остаточно відкинути пакет Ethernet. Це може статися тільки тоді, коли канал Ethernet перевантажений протягом достатньо довгого періоду часу або розірваний в іншим чином.
Розглянемо тепер, як здійснюється рандомізація в алгоритмі обмеженого бінарного експоненціального відступу. Для цього знову використаємо модель рис. 4.5. Після колізії час ділиться на дискретні інтервали (часові щілини), довжина яких дорівнює найгіршому випадку для часу обігу петлі в кабелі (2). Для пристосування до найдовшого можливого шляху, який дозволяється в кабельній системі стандартом 802.3 (2500 м і чотири повторювачі для мережі 10Base5) тривалість інтервалу (щілини) становить величину, кратну до 512 біт (або 51.2 мкс при швидкості 10 Мб/с).
Графік повторного передавання базується на такій формулі:
-1,
де I - кількість часових щілин перед повторним передаванням, вибирається випадково;
k=min(n,10), при цьому n - це порядковий номер спроби повторного передавання.
Це означає, що після першої колізії кожна станція вибирає випадково 0 або1 часових інтервалів для очікування, перш ніж розпочати повторну спробу. Після другої колізії (ймовірність якої дорівнює 0.5) випадковий вибір для очікування здійснюється з 0, 1, 2 або 3 інтервалів. В загальному випадку після k-ї колізії вибирається випадкове число I в інтервалі 0..2k-1 і очікується таку кількість часових інтервалів. Однак піся 10 колізій інтервал випадкового вибору обмежується до 1023 щілин. Після 16 колізій контроллер припиняє повторні спроби і видає повідомлення про аварійну ситуацію.
Цей алгоритм вибраний для динамічного пристосування до кількості станцій, які пробують отримати доступ до середовища для передавання. Якщо інтервал випадкового вибору для всіх колізій лежить в межах 0..1023, то шанс повторної колізії двох станцій нехтуюче малий, однак середнє очікування після колізії може становити сотні часових інтервалів, що викликає значну затримку. З другого боку, якщо вибір здійснюється в інтервалі чисел 0..1, то коли 100 станцій пробують отримати доступ, то вони знову і знову вступають в колізії, що може тривати дуже довго. Через експоненціальне зростання інтервалу випадкового вибору щілини при колізіях, які послідовно наступають одна за одною, алгоритм гарантує малий час затримки при малій кількості станцій, що вступають у колізію, і гарантує, що колізії розв'язуються у прийнятний інтервал часу, якщо багато станцій колідують між собою.