Управление доступом с помощью протокола csma/cd

Протокол CSMA/CD (множественный доступ с опросом несущей и обнаружением коллизий) также известен как протокол LWT (Listen While Talk .буквально, .говори, слушая.).

Такой метод доступа является распределённым, поскольку все терминальные устройства, подключенные к сети, обладают равными правами.

Если терминальное устройство собирается передавать данные, оно сначала «слушает», не передаются ли по каналу связи данные другими терминальными устройствами. Если другие терминальные устройства не передают данные, оно может начать передачу. Если же терминальное устройство обнаружило, что среда передачи уже используется другим ООД, оно должно дождаться освобождения канала связи.

Все терминальные устройства .слышат. передаваемые данные. Информация об адресе назначения, содержащаяся в данных, позволяет терминальному устройству распознать, должно оно принимать данные или нет.

Если несколько терминальных устройств собираются передавать данные одновременно, и оба они обнаружили, что канал связи свободен, они начинают передачу. Спустя короткое время произойдёт «столкновение» передаваемых данных.

Терминальные устройства снабжены механизмом, который позволяет им обнаруживать такие коллизии. Все терминалы, оказавшиеся участниками коллизии, прекращают передачу и в течение некоторого времени, величина которого случайна и рассчитывается для каждого отдельного терминала по-разному, вновь предпринимают попытку передачи данных. Так повторяется до тех пор, пока один из терминалов не добьётся успешной передачи в отсутствии коллизий. Другие терминалы ожидают освобождения канала связи.

Домен обнаружения коллизий

Техника доступа CSMA/CD функционирует без ошибок в сети Ethernet, протяжённость которой ограничена максимальным допустимым временем распространения пакета данных. Расстояние, в пределах которого протокол CSMA/CD работает корректно, называют .доменом обнаружения коллизий. или "коллизионным доменом". В классических сетях Ethernet (10 Мбит/с) домен обнаружения коллизий имеет протяжённость 4520 м.

Profibus – шина уровня помещений с ограниченным числом узлов на базе европейского стандарта EN 50170, Volume 2, PROFIBUS. Так как требования соответствия EN 50170 выполнены, PROFIBUS допускает подключения компонентов от других производителей, которые подчиняются стандартам. Функционирование PROFIBUS основано на принципе ведущих-ведомых устройств, что обеспечивает различие между активными и пассивными участниками сети. Модификации:

PROFIBUS-DP - высокоскоростная шина с циклической передачей данных, PROFIBUS-DP применяет уровни 1 и 2 модели ISO/OSI для коммуникационных стандартов, а также пользовательский интерфейс. Уровни с 3 по 7 не используются. Благодаря такой архитектуре достигается быстрая передача данных. Direct Data Link Mapper (DDLM) организует доступ к уровню 2. В основу пользовательского интерфейса положены необходимые пользовательские функции, а также системные и аппаратно-зависимые функции различных типов PROFIBUS-DP-приборов. Этот профиль протокола PROFIBUS оптимизирован для быстрого обмена данными специально для коммуникаций между системами автоматизации и децентрализованной периферией на полевом уровне.

PROFIBUS-IP (PA)- для опасных процессов,

PROFIBUS-PA применяет расширенный PROFIBUS-DP-протокол передачи данных. Техника передачи согласно IEC 1158-2 обеспечивает надежность и питание полевых приборов через шину. Приборы PROFIBUS-PA могут благодаря применению специальных устройств (PROFIBUS-PA-Links) в простейшем случае интегрироваться в PROFIBUS-DP-сеть. PROFIBUS-PA . специальная концепция, позволяющая подключать к общей шине датчики и приводы, находящиеся во взрывоопасной зоне.

PROFIBUS-FMS – для событийной передачи данных.

В PROFIBUS-FMS применяются уровни 1,2 и 7. Пользовательский уровень состоит из FMS (Fieldbus Message Specification) и LLI (Lower Layer Interface). FMS содержит пользовательский протокол и предоставляет в распоряжение коммуникационные службы. LLI реализует различные коммуникационные связи и создает для FMS аппаратно-независимый доступ к уровню 2. FMS применяется для обмена данными на уровне ячеек (PLC и PC). Мощные FMS-сервисы открывают широкие области использования и большую гибкость при передаче больших объемов данных. PROFIBUS-DP и PROFIBUS-FMS применяют одинаковую технику передачи и единый протокол доступа к шине и поэтому могут работать через общий кабель.

AS-Interface - это сетевая система для двоичных датчиков и исполнительных устройств полевого уровня. AS-интерфейс допускает подключение удаленных бинарных исполнительных устройств и датчиков, которое нерентабельно выполнять по шине Profibus из-за высокой стоимости кабеля. В отличие от мощной сети PROFIBUS основная область применения линий связи по AS-интерфейсу – передача небольшого количества данных, таких например, как информация о положении переключателей.

Маркерное кольцо/Ведущий–Ведомый

В сетях PROFIBUS используются методы доступа, описываемые стандартом EN 50170, Том 2, а именно “Token Bus” (сеть с передачей маркера или маркерное кольцо) для активных станций и “Master–Slave” (Ведущий-Ведомый) – для пассивных.

Рис.9.2. Принципы технологии доступа к среде передачи информации в сетях PROFIBUS

Активные и пассивные узлы

Технология доступа не зависит от конкретной среды передачи данных. На рисунке 9.2. “Принципы технологии доступа к среде передачи информации в сетях PROFIBUS” показана гибридная технология доступа с участием активных и пассивных узлов. Ниже приводятся краткие пояснения:

• Все активные узлы (ведущие) формируют логическое маркерное кольцо, имеющее фиксированный порядок, при этом каждый активный узел "знает" другие активные узлы и их порядок в логическом кольце (порядок не зависит от топологии расположения активных узлов на шине).

• Право доступа к каналу передачи данных, так называемый “маркер”, передаётся от активного узла к активному узлу в порядке, определяемом логическим кольцом.

• Если узел получил маркер (адресованный именно ему), он может передавать пакеты. Время, отпущенное ему на передачу пакетов, определяется временем удержания маркера. Как только это время истекает, узлу разрешается передать только одно сообщение высокого приоритета. Если такое сообщение у узла отсутствует, он передаёт маркер следующему узлу в логическом кольце. Маркерные таймеры, по которым рассчитывается максимальное время удержания маркера, конфигурируются для всех активных узлов.

• Если активный узел обладает маркером, и если для него сконфигурированы соединения с пассивными узлами (соединения "ведущее устройство-ведомое устройство"), производится опрос пассивных узлов (например, считывание значений) или передача данных на эти устройства (например, передача уставок).

• Пассивные узлы никогда не принимают маркер. Описанная технология доступа поддерживает вход и выход узлов из логического кольца во время работы.