пр1 / пр1

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

ОТЧЕТ по практической работе №1 по дисциплине «Инфокоммуникационные системы и сети» Тема: Множественный доступ: алгоритмы, временные диаграммы

Вариант: 83

Студентка гр. ----		-----.
Преподаватель		Верзун Н.А.

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 часть. Разработать блок-схему алгоритма работы рабочей станции (учесть все возможные в данной сети события) и временную диаграмму процесса множественного доступа в гипотетической сети доступа, состоящей из 6 рабочих станций, для одного из следующих вариантов методов множественного доступа: 1.6. Метод множественного доступа с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD)

На временной диаграмме необходимо:

- показать окна передачи кадров всех пяти рабочих станций и отразить при этом все возможные события, которые могут произойти при работе данной сети доступа.

Примерами таких событий являются: - коллизия, - искажение кадра или квитанции при передаче, - “потеря” маркера.

Последовательности появления таких событий должны быть уникальны у каждого студента.

Обратите внимание при выполнении работы (как 1-ой так и 2-ой части), что - для конфликтных методов доступа и Demand Priority будем предполагать прямой режим передачи - квитанция не передается. - для бесконфликтных (кроме Demand Priority) предусмотреть обратную связь – передачу квитанции (положительной/отрицательной) - временная диаграмма должна раскрывать 5 (или 6 или 7) (по количеству заданных рабочих станций) временных окон, и на них необходимо показать ВСЕ возможные события. Если это будет не так – то работа отправляется студенту на доработку!!!

2 часть. Самостоятельно изучить и представить вербальное описание, алгоритм (в виде блок-схемы) работы рабочей станции и временные диаграммы для следующих методов множественного доступа (надо рассмотреть 2 метода согласно заданного варианта) (в файле Мн_дост.pdf эти методы не рассматриваются): 2.2. Метод множественного доступа с контролем несущей и избеганием коллизий (CSMA/CA). 6 рабочих станций 2.3. Метод опроса (Demand Priority). 7 рабочих станций

1 часть

CDMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) – множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий. Он используется как в обычных сетях типа Ethernet, так и в высокоскоростных сетях (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet).

Если во время передачи кадра рабочая станция обнаруживает другой сигнал, занимающий передающую среду, она останавливает передачу, посылает jam signal и ждет в течение случайного промежутка времени (известного как "backoff delay" и находимого с помощью алгоритма truncated binary exponential backoff), перед тем как снова отправить фрейм. Обнаружение коллизий используется для улучшения производительности CSMA с помощью прерывания передачи сразу после обнаружения коллизии и снижения вероятности второй коллизии во время повторной передачи.

В ременная диаграмма

\

Часть 2

2.2. Метод множественного доступа с контролем несущей и избеганием коллизий (CSMA/CA). 6 рабочих станций

Метод множественного доступа с контролем несущей и избеганием коллизий (CSMA/CA) – множественный доступ с контролем несущей и избежанием коллизий — это сетевой протокол, в котором:

- используется схема прослушивания несущей волны; - станция, которая собирается начать передачу, посылает jam signal (сигнал затора); - после продолжительного ожидания всех станций, которые могут послать jam signal, станция начинает передачу фрейма; - если во время передачи станция обнаруживает jam signal от другой станции, он останавливает передачу на отрезок времени случайной длины и затем повторяет попытку.

CSMA/CA отличается от CSMA/CD тем, что коллизиям подвержены не пакеты данных, а только jam-сигналы.

Временная диаграмма

2.3 Метод опроса (Demand Priority). 7 рабочих станций

Метод доступа Demand Priority основан на передаче концентратору функций арбитра, решающего проблему доступа к разделяемой среде. Есть два уровня приоритетов: низкий - для обычных приложений и высокий - для мультимедийных. Кадры передаются только станции назначения сети есть выделенный арбитр доступа - концентратор. Поддерживаются кадры двух технологий - Ethernet и Token Ring. Данные передаются одновременно по 4 парам кабеля UTP (25Мбит/с каждый).

Временная диаграмма

Вывод

Цель и необходимость методов множественного доступа

Методы множественного доступа (МД) являются фундаментальным механизмом в инфокоммуникационных системах, позволяющим множеству абонентских устройств (рабочих станций) эффективно и упорядоченно совместно использовать общую среду передачи данных (например, кабель, радиоканал). Их основная цель — предотвратить или минимизировать коллизии (конфликты одновременной передачи), обеспечить справедливое распределение пропускной способности канала и гарантировать доставку данных.

Классификация рассмотренных методов.

В ходе работы были изучены три метода, которые относятся к разным типам множественного доступа:

• CSMA/CD (1 часть): Относится к конфликтным (случайным) методам доступа. Станции передают данные в произвольные моменты времени, что неизбежно приводит к коллизиям, которые затем разрешаются.

• CSMA/CA (часть 2.2): Также является конфликтным (случайным) методом, но с proactive-подходом. Его ключевая особенность — попытка не обнаружить, а заранее избежать коллизий.

• Demand Priority (часть 2.3): Относится к детерминированным (упорядоченным) методам доступа с централизованным управлением. Доступ к среде не является случайным, а контролируется центральным устройством (концентратором-арбитром).

Выбор метода доступа напрямую зависит от физической среды передачи, требуемого качества обслуживания и ожидаемой нагрузки в сети. Эволюция сетей показала, что случайные методы (CSMA) идеальны для децентрализованных сетей с непостоянным трафиком, в то время как детерминированные методы (опрос, TDMA) находят применение в системах с жесткими требованиями к задержкам и надёжности (например, промышленные сети, мобильная связь 4G/5G).