Особенности реализации алгоритма случайного доступа в локальных сетях.Л-5

В современных локальных сетях время передачи сообщения по каналу существенно больше, чем время распространения физического сигнала по физическому каналу связи. Поясним сказанное на временной диаграмме (рис.22):

начало связи

конец связи

канал

ζ – задержка распростра - нения физического сигна - ла в канале связи;

t_c>>ζ время существенно больше, чем задержка.

передача сообще-

ния

ζ

t

t_c

ζ

ось времени

(рис.22)

Алгоритм случайного доступа видоизмениться следующим образом: после возникновения сообщения абонент в течение ζ- единиц времени наблюдает канал, если в этом интервале отсутствуют передачи, то абонент начинает передачу своего сообщения. Если абонент наблюдает в канале сигнал, то абонент считает, что канал занят продолжает слушать канал и начинает свою передачу только в том случае, если канал свободен в течение ζ– единиц времени.

Замечание: в реальных системах выбирается время не ζ, а 2ζ.

Покажем на временной диаграмме, что данный способ уменьшает вероятность возникновения конфликта, но полностью не исключает возможность его возникновения.

(рис. 23.)

В ситуации 2 возникает конфликт в том случае, если в одинаковый момент времени возникнут сообщения у двух и более абонентов. Если рассматривать более точно, то сообщения могут возникнуть в течение интервала τ, и так как интервал τ - маленькая величина, то вероятность очень мала. В ситуации 3 (Рис. 24), сообщения у абонентов 2 и 3 возникают в то время, пока передаётся сообщения первого абонента, что неизбежно приводит к возникновению конфликта между вторым и третьим абонентами. Конфликт этот разрешается с помощью случайного механизма. Вероятность появления ситуации типа 3 увеличивается с увеличением длины сообщения, поэтому в локальных сетях не допускается передача длинных сообщений. Вышеизложенные идеи используются в стандарте IEEE802.3. На основе этого стандарта построено большинство локальных сетей. В настоящее время такие же идеи используются в стандарте IEEE802.11, в котором в качестве среды передачи выступает радиоканал.

(рис. 24).

Подуровни модуляционного кодирования.

Назначение подуровня модуляционного кодирования поясним на примере, так называемой, стартстопной передачи. Предположим, что у нас имеется один источник и один получатель, которые связаны между собой одной линией связи (Рис.25).

(Рис.25)

Данная схема соединения используется при подключении устройств к компьютеру через COM-порт. Впервые подобная схема появилась в середине XIX-го века в телеграфных аппаратах. В качестве второго проводника использовали землю. Такая же идея используется и в COM-порту.

П редположим, что мы по этому проводу хотим передавать данные в виде Байтов (рис.26):

ДС

(рис.26)

Получатель, наблюдая последовательность ДС должен сформулировать символы (то есть написать 0,1…). Получатель знает, что низкий уровень соответствует 0, а высокий 1. Получатель должен знать длину одного символа, т.е. у источника и у получателя есть часы и с помощью этих часов источник и получатель измеряют длину символа. Часы у источника и получателя свои у каждого и, поэтому длительность символов у источника и получателя будут отличаться (рис.27):

(рис.27)

Стандарт RS-232C используется для подключения устройств через COM-порт. В локальных сетях используются более совершенные методы модуляционного кодирования. Так, в современных модемах используются всего три модуляции:

1. Частотная. При такой модуляции (FSK, Frequency Shift Keying) значениями 0 и 1 информационного бита соответствуют свои частоты физического сигнала при неизменной амплитуде. Частотная модуляция весьма помехоустойчива, поскольку искажениям при помехах подвергается в основном амплитуда сигнала, а не частота. Область применения FSK – низкоскоростные, но высоко надёжные стандарты, позволяющие осуществлять связь на каналах с большими искажениями, или даже с усечённой полосой пропускания.

2. Фазоразностная. При такой модуляции (DPSK, Differential Phase Shift Keying) изменяемым в зависимости от значения информационного элемента параметром является фаза сигнала при неизменной амплитуде и частоте. При этом каждому информационному элементу ставится в соответствие не абсолютное значение фазы, а её изменение относительно предыдущего значения. На высоких скоростях применяются комбинированные амплитудно-фазовые методы модуляции.

3. Многопозиционная амплитудно-фазовая. Её называют также квадратурной амплитудной модуляцией (QAM, Quadrature Amplitude Modulation). Здесь помимо изменения сигнала используется манипуляция его амплитудой, что позволяет увеличить число кодируемых бит. Во всех современных высокоскоростных протоколах используется разновидность этого вида модуляции, так называемая модуляция с решётчатым кодированием или треллис-кодированием (TCM, Trellis Coded Modulation), которая позволяет повысить помехозащищённость передачи информации.