Slotted aloha (Тактированная Алоха)

Улучшение метода Pure ALOHA заключается в том, что с целью сокращения суммарных потерь времени из–за столкновений пакетов, весь рабочий интервал времени разбивается сервером на временные такты (slot) равной длительности. Любой WS разрешается начинать передачу лишь в начале каждого такта. Никакие другие изменения в метод доступа не вносятся и передатчик, как и прежде, не должен прослушивать канал, по которому он передает данные.

Возникающая при этом ситуация показана на рис.2.2. Когда две WS решают начать передачу в один и тот же момент, они передают свои пакеты целиком, но делают это синхронно и поэтому интервал потерь не превышает длительности одного такта.

В этом случае резко сокращаются суммарные потери времени в сети, а полезная загрузка канала передачей неконфликтующих пакетов составляет 37–40%.

Csma–Carrier Sense Multiple Access (Множественный доступ с контролем несущей)

Одним из радикальных путей повышения общей эффективности предыдущих методов является реализация отказа от передачи пакета, если другая станция уже передает свой пакет. Для этого необходимо, чтобы станция “прослушивала” моноканал до начала передачи. Если канал уже занят, данная станция ожидает завершения текущей передачи, а затем начинает передачу собственного пакета.

В связи с тем, что сигналу требуется конечное время для достижения крайних точек сети (так, например, среднее время пробега сигналом 1 км кабеля для ЛКС составляет 5 мкс), может случиться так, что две или более станции начнут передачу в одно и то же время, прослушав моноканал и ошибочно посчитав его свободным. Сигнал от каждой из станций не успевает достигнуть других станций и они тоже начинают свою передачу. В этом случае все передаваемые пакеты искажаются, как это показано на рис.2.3. Временной интервал, определяющий вышеописанную задержку прохождения сигнала в сети, принято называть окном конфликтов (window collision).

Данный метод предполагает, что станция–отправитель перестает следить за передающей средой моноканала сразу же после начала передачи собственного пакета. Т.о., хотя пакеты и искажаются, их передача продолжается до конца. В этом случае выдачи положительной квитанции не произойдет, так что по истечении некоторого времени (тайм–аута) станции– отправители считают, что отправленные пакеты повреждены, и пытаются вновь передать те же пакеты. Чтобы предохранить те же пакеты от повторного конфликта, попытке повторить передачу предшествует ожидание в течение случайного интервала времени.

При реализации данного метода еще более резко по сравнению с предыдущим методом сокращаются суммарные потери времени в сети, а полезная загрузка канала передачей неконфликтующих пакетов составляет 80–83%.

Csma/cd–Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (Множественный доступ с контролем несущей и обнаружением конфликтов)

Вышеописанные методы доступа не являются достаточно эффективными, поскольку пакет полностью передается даже тогда, когда он конфликтует с другим пакетом (пакетами). В связи с наличием в реальных ЛКС окна конфликтов, в течение этого временного интервала может быть передано два или более пакетов, которые в конечном итоге столкнутся друг с другом и будут испорчены.

Значительное повышение эффективности может быть достигнуто при введении в метод доступа дополнительной операции прослушивания среды моноканала как до начала передачи (контроль несущей), так и во время передачи пакета (обнаружение конфликтов). Если в моноканале происходит конфликт нескольких пакетов, то станции–отправители при прослушивании среды будут принимать вместо своих пакетов некоторую неразборчивую смесь сигналов. Каждая станция, обнаружив, что ее пакет конфликтует с другими пакетами, немедленно должна прекратить передачу, чтобы не расходовать бесполезно ценный ресурс–время моноканала. При этом интервал потерь оказывается меньшим по сравнению с предыдущими методами (рис.2.4).

После прекращения передачи вследствие произошедшего конфликта, станции делают попытку передать свои пакеты спустя некоторое время. Чтобы предупредить возможность повторного конфликта между теми же пакетами, время до момента повторной передачи задается случайным образом. Может случиться, что пакет, передаваемый повторно, вновь будет конфликтовать с другим пакетом, но посланным уже не той станцией, пакет которой участвовал в первом конфликте. В этом случае происходит та же процедура, но время ожидания попытки повторной передачи пакета возрастает. Если после определенного числа повторных попыток передачу осуществить все же не удается, станция–отправитель прекращает попытки и сообщает своему пользователю о возможности какой–то ошибки. Данный метод не требует специальных подтверждений для информирования станции–отправителя о том, что посланный пакет не был искажен при передаче.

Метод CSMA/CD на практике очень эффективен и использует более 90% пропускной способности моноканала. Данный метод выбран в качестве базового для многих современных реализаций ЛКС.