ИКСиС практика 1

МИНОБРНАУКИ РОССИИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «ЛЭТИ» ИМ. В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА) Кафедра ИС

ОТЧЕТ по дисциплине «Инфокоммуникационные Системы и Сети»

По практической работе №1​ Тема «Множественный доступ: алгоритмы, временные диаграммы»

Санкт-Петербург

2025

Цель работы

Изучить методы множественного доступа в инфокоммуникационных сетях, алгоритмы работы рабочих станций, научиться представлять (визуализировать) процессы, происходящие в сетях множественного доступа с применением временных диаграмм.

Задание на работу 1.3(6) 2.2(5); 2.3(6)

Часть 1

1.3. Синхронно-случайный доступ (ССД).

N = 6 рабочих станций

Часть 2

2.2. Метод множественного доступа с контролем несущей и избеганием коллизий (CSMA/CA).

N = 5 рабочих станций

CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) - Метод предназначенный для предотвращения коллизий между устройствами, работающими в одной сети.

Алгоритм CSMA/CA:

Прослушивание канала (Carrier Sense): Устройство, которое хочет передать данные, сначала прослушивает канал, чтобы определить, свободен ли он для передачи. Если канал занят другим устройством, устройство ожидает, пока канал освободится.

Backoff: Если канал свободен, устройство случайным образом выбирает время ожидания T перед повторной попыткой передачи данных. Это делается для предотвращения коллизий, когда несколько устройств пытаются передать данные одновременно. Время ожидания выбирается таким образом, чтобы уменьшить вероятность повторной коллизии.

Передача данных: Когда канал свободен и время ожидания истекло, устройство передает свои данные. Оно также устанавливает таймер ACK, чтобы следить за успешной передачей данных.

Подтверждение (Acknowledgement): Получатель устройства подтверждает успешную передачу данных, отправляя обратное подтверждение (ACK). Если подтверждение не получено в течение определенного времени, устройство предполагает, что произошла коллизия или ошибка и повторяет процесс снова.

Повторные попытки: Если произошла коллизия или подтверждение не было получено, устройство выбирает новое случайное время ожидания и повторяет процесс снова.

2.3 Метод опроса (Demand Priority).

N = 6 рабочих станций​

Метод передачи Demand Priority (DP) - это метод доступа к среде передачи данных, который используется в сетях с высокой пропускной способностью. Он предназначен для обеспечения высокой производительности и гарантированной доставки данных в сети.

Вметоде Demand Priority каждое устройство в сети имеет приоритет передачи данных, который определяется его "спросом" на передачу. Более высокий приоритет устройства означает, что оно имеет больший приоритет доступа к среде передачи данных.

Вметоде Demand Priority (DP) концентратор играет важную роль в организации передачи данных между устройствами в сети. Концентратор в DP-сети называется "концентратором с приоритетом" или "концентратором DP".

Концентратор DP выполняет следующие функции:

Арбитраж: Концентратор DP отвечает за арбитраж и управление доступом

устройств к среде передачи данных. Он определяет, какие устройства получают

доступ к среде передачи данных в каждом временном слоте на основе их

приоритета. Концентратор DP может использовать различные алгоритмы арбитража для разрешения конфликтов и определения порядка передачи данных.

Распределение временных слотов: Концентратор DP распределяет временные слоты между устройствами в сети. Более высокоприоритетные устройства могут получать больше временных слотов, что позволяет им передавать данные чаще и с более высоким приоритетом. Концентратор DP следит за использованием временных слотов и обеспечивает справедливое распределение ресурсов между устройствами.

Управление коллизиями: Концентратор DP помогает предотвращать коллизии (столкновения) между устройствами, работающими в сети. Он контролирует доступ к среде передачи данных и гарантирует, что только одно устройство может передавать данные в каждый временной слот. Это помогает обеспечить надежную и эффективную передачу данных без потерь или повторных передач.Метод Demand Priority обеспечивает гарантированную доставку

данных и предотвращает конфликты при передаче данных в сети. Он особенно

полезен в сетях с высокой пропускной способностью, где требуется эффективное использование ресурсов и гарантированная доставка данных с

минимальной задержкой.

В периоды большой интенсивности поступления высокоприоритетных запросов для обеспечения доступа низкоприоритетных запросов , используется порог ожидания. Если время ожидания запроса превышает порог, то присваивается более высокий статус в очереди концентратора.

Блок-схема передачи кадра станцией при Demand Priority.

Блок-схема обработки запросов хабом при Demand Priority.

Вывод

Были изучены методы множественного доступа в сетях, алгоритмы работы рабочих станций, получены навыки визуализации процессов в сетях множественного доступа с применением временных диаграмм.

Методы “Синхронный-случайный доступ” и CSMA/CA относятся к случайным методам доступа. В этих методах меньше коллизий, чем в некоторых других случайных методах (например ALOHA). Особенность “ССД” заключается в случайном определении замыкания ключа, тем самым снижая вероятность коллизий. Недостатками таких сетей является снижение скорости передачи с ростом количества станций, поскольку возрастает число возникающих коллизий. “ССД” используется в технологии RFID, а также IoT-сетях, а CSMA/CA — в беспроводных сетях, таких как Wi-Fi.

Demand Priority относится к детерминированным методам доступа. Этот метод работает по звездообразной топологии, смещая доступ к трафику от станций к хабу, и даёт доступ к трафику станциям, учитывая их приоритет. В этом методе возможны расширяемость сети без потери пропускной способности, а также приоритетный пропуск трафика для медиа реального времени (например, для онлайн-конференций). Demand Priority используется в реализации сети 100VG-AnyLAN.