Логика работы моноканала со случайным доступом

Любая станция может начать передачу, когда ей угодно и кадры получат все рабочие станции сети. Однако, если с двух станций начнется одновременное вещание, то создается перемешивание (фактически уничтожение) информации - коллизия (collision). Поэтому перед вещанием рабочая станция прослушивает несущую и ждет, когда она освободится. Каждая станция, подключаемая к сети, имеет свой сетевой адаптер, а он, в свою очередь, имеет уникальный, прошитый производителем, MAC-адрес. Когда рабочая станция получает информацию, она также прослушивает несущую и сравнивает принятые данные и передаваемые данные, поэтому она может понять возникла коллизия или нет (collision detection). Разобранная технология обозначается CSMA/CD. Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection - Прослушивание Несущей Множественный Доступ / Обнаружение Коллизий.

Основные обозначения типов сетей Ethernet:

• 10Base5 - толстый коаксиальный кабель

• 10Base2 - тонкий коаксиальный кабель

• 10BaseT - витая пара

• 10BaseF - оптоволокно (Fiber Optics Cabel)

Продолжим рассмотрение ситуаций возникновения коллизий. Допустим коолизия произошла и рабочая станция поняла это. В этом случае эта станция передает в сеть специальный сигнал (jam - последовательность), которая усиливает коллизию, чтобы другие рабочие станции точно распознали коллизию. Таким образом поступают все станции, обнаружившие при приеме коллизию. Перед тем, как передавать следующий кадр, рабочая станция выдерживает паузу в 9,6мкс.

Форматы кадров

Составляющие кадра:

• преамбула (7 байт) preamble. Преамбула нужна для синхронизации, чтобы дать возможность настроиться на передачу.

• начальный ограничитель кадра (1 байт) Start Frame Delimiter.

• адрес получателя (6 байт) Source address

• поле длины(кроме преамбулы) всего кадра (2 байта).

• поле данных (46-1500 байт). Если поле меньше, чем 46 байт, то в поле данных добавляются фиктивные байты-заполнители (PAD).

• Контрольная сумма Frame Check Sequence (4 байта)

Рассмотренный формат имеет название Ethernet 802.3 Затем было принято решение передавать вместо длины тип пакета, идущего за этим полем. Это стало возможным, т.к. теоретически были известны все протоколы, каждый из которых получил свой уникальный код, которые были опубликованы. Например:

• IP(id) = 0800h

• IPX(id) = 8137h

• ARP(id) = 0806h

Примечание: буква (h) обозначает, что число шестнадцатиричное.

Пусть станция A передает кадр станции B. ???????????????? 2t - время, которое необходимо станции A, чтобы распознать коллизию. PATH DELAY VALUE - задержка при прохождении пути (PDV). Из этого следует, что размер кадров должен быть не менее какой-то фиксированной величины. Рассмотрим пример: Скорость передачи 10 Мбит/c, t₀ = 1/10*10⁶[с/бит] - время передачи одного бита. Всего у нас имеется 5 сегментов, 4 повторителя. t₀ = 0,1[мкс/бит] = 100[нс/бит] - эта величина также называется бит-такт (bit-time). Вычислим общую задержку для максимальной конфигурации такой сети:

1. задержка в сетевом адаптере (*2)

2. задержка в трансиверном кабеле (*2)

3. задержка в трансивере (*2)

4. задержка в кабельном сегменте (*5)

5. задержка в повторителе (*4)

Рассмотрим каждый пункт подробнее:

1. Здесь учитывается задержка и в сетевом адаптере и в трансивере, которая в сумме составляет: 20[bt]*2 = 40[bt].

2. 4[нс/м] * 50[м] * 2 = 4[bt].

3. Уже учтена в первом пункте.

4. 4,5[нс/м] * 500[м] * 5 = 22,5[bt] * 5 = 113[bt].

5. 20[bt]*4 = 80[bt]

Общее время t будет равняться 40 + 4 + 113 + 80 = 237[bt]. Удваиваем результат 2t = 480[bt]. Для большего удобства это число округлили до 512[bt] = 51,2[мкс]. Отсюда и получается минимальная длина поля данных в одном кадре = 46 байт. При возникновении коллизии рабочая станция выжидает случайный промежуток времени. Это время называется Time Slot. Рассмотрим алгоритм, по которому высчитывается эта задержка: