Управління обміном в мережі з топологією шина

При топології шина також можливо централізоване управління. При цьому один з абонентів ("центральний") посилає по шині всім іншим ("периферійних") запити (керуючі пакети), з'ясовуючи, хто з них хоче передати, потім дозволяє передачу одному з абонентів. Абонент, що отримав право на передачу, з тієї ж шині передає свій інформаційний пакет тому абоненту, якому хоче. А після закінчення передачі передавав абонент все по тій же шині повідомляє "центру", що він закінчив передачу (керуючим пакетом), і "центр" знову починає опитування (рис. 3.9).

Рис. 3.9. Централізоване управління в мережі з топологією шина

Переваги та недоліки такого управління - ті ж самі, що й у випадку централізовано керованої зірки. Єдина відмінність полягає в тому, що центр тут не пересилає інформацію від одного абонента до іншого, як в топології активна зірка, а тільки управляє обміном.

Набагато частіше в шині використовується децентралізоване випадкове управління, так як мережеві адаптери всіх абонентів в даному випадку однакові, і саме цей метод найбільш органічно підходить шині. При виборі децентралізованого управління всі абоненти мають рівні права доступу до мережі, то є особливості топології збігаються з особливостями методу управління. Рішення про те, коли можна передавати свій пакет, приймається кожним абонентом на місці, виходячи тільки з аналізу стану мережі. В даному випадку виникає конкуренція між абонентами за захоплення мережі, і, отже, можливі конфлікти між ними і спотворення інформації, що передається через накладення пакетів.

Існує безліч алгоритмів доступу або, як ще кажуть, сценаріїв доступу, часом дуже складних. Їх вибір залежить від швидкості передачі в мережі, довжини шини, завантаженості мережі (інтенсивності обміну або трафіку мережі), використовуваного коду передачі.

Іноді для управління доступом до шини застосовується додаткова лінія зв'язку, що дозволяє спростити апаратуру контролерів і методи доступу, але помітно збільшує вартість мережі за рахунок подвоєння довжини кабелю та кількості приемопередатчиков. Тому дане рішення не отримало широкого розповсюдження.

Суть всіх випадкових методів управління обміном досить проста. Якщо мережа вільна (тобто ніхто не передає своїх пакетів), то абонент, що бажає передавати, відразу починає свою передачу. Час доступу в цьому випадку дорівнює нулю.

Якщо ж у момент виникнення у абонента заявки на передачу мережа зайнята, то абонент, що бажає передавати, чекає звільнення мережі. В іншому випадку спотвориться і пропадуть обидва пакети. Після звільнення мережі абонент, що бажає передавати, починає свою передачу. Виникнення конфліктних ситуацій (зіткнень пакетів, колізій), в результаті яких передана інформація спотворюється, можливо у двох випадках.

• При одночасному початку передачі двома або більше абонентами, коли мережа вільна (рис. 3.10). Ця ситуація досить рідкісна, але все-таки цілком можлива.

• При одночасному початку передачі двома або більше абонентами відразу після звільнення мережі (рис. 3.11). Ця ситуація найбільш типова, так як за час передачі пакета одним абонентом цілком може виникнути кілька нових заявок на передачу у інших абонентів. Існуючі випадкові методи керування обміном (арбітражу) розрізняються тим, як вони запобігають можливі конфлікти або ж дозволяють вже виникли. Жоден конфлікт не повинен порушувати обмін, всі абоненти повинні, врешті-решт, передати свої пакети.

В процесі розвитку локальних мереж було розроблено декілька різновидів випадкових методів управління обміном.

Рис. 3.10. Колізії у разі початку передачі при вільній мережі

Рис. 3.11. Колізії у разі початку передачі після звільнення мережі

Наприклад, був запропонований метод, при якому не всі передавальні абоненти розпізнають колізію, а тільки ті, які мають менші пріоритети. Абонент з максимальним пріоритетом з усіх, що почали передачу, закінчить передачу свого пакета без помилок. Решта, виявивши колізію, припинять свою передачу і будуть чекати звільнення мережі для нової спроби. Для контролю колізії кожен передавальний абонент виробляє побітно порівняння переданої їм в мережу інформації і даних, присутніх в мережі. Перемагає той абонент, заголовок пакета якого довше інших не спотворюється від колізії. Цей метод, званий децентралізованим кодовою пріоритетним методом, відрізняється низьким швидкодією і складністю реалізації.

При іншому методі управління обміном кожен абонент починає свою передачу після звільнення мережі не відразу, а, витримавши свою, строго індивідуальну затримку, що запобігає колізії після звільнення мережі і тим самим зводить до мінімуму загальна кількість колізій. Максимальним пріоритетом у цьому випадку буде мати абонент з мінімальною затримкою. Зіткнення пакетів можливі тільки тоді, коли два і більше абонентів захотіли передавати одночасно при вільній мережі. Цей метод, званий децентралізованим тимчасовим пріоритетним методом, добре працює тільки в невеликих мережах, оскільки кожному абоненту потрібно забезпечити свою індивідуальну затримку.

В обох випадках є система пріоритетів, все ж дані методи відносяться до випадкових, так як результат конкуренції неможливо передбачити. Випадкові пріоритетні методи ставлять абонентів в нерівні умови при великій інтенсивності обміну по мережі, так як високопріоритетні абоненти можуть надовго заблокувати мережа для низькопріоритетних абонентів.

Множинний доступ з контролем несучої і виявленням колізій

Найчастіше система пріоритетів у методі управління обміном в шині відсутня повністю. Саме так працює найбільш поширений стандартний метод керування обміном CSMA / CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection - множинний доступ з контролем несучої і виявленням колізій), що використовується в мережі Ethernet. Його головна перевага в тому, що всі абоненти повністю рівноправні, і жоден з них не може надовго заблокувати обмін іншому (як у випадку наявності пріоритетів). У цьому методі колізії не запобігають, а дозволяються.

Суть методу полягає в тому, що абонент починає передавати відразу, як тільки він з'ясує, що мережа вільна. Якщо виникають колізії, то вони виявляються усіма передавальними абонентами. Після чого всі абоненти припиняють свою передачу і відновлюють спробу почати нову передачу пакета через часовий інтервал, тривалість якого вибирається випадковим чином. Тому повторні колізії малоймовірні.