6.4. Множинний доступ із прослуховуванням несучої і виявленням зіткнень (мдпн/вз)

Цей метод є розвитком методу чистої Алохи і дозволяє поліпшити її характеристики. Метод МДПН/ВЗ (в оригіналі CSMA/CD) входить до протоколу мережі Ethernet і є одним із стандартних методів у ЛОМ (стандарт IEEE 802.3).

Розглянемо основну ідею методу CSMA/CD.

Усі станції прослуховують передачу по лінії. Станція, що бажає передати повідомлення, виходить на зв’язок тільки після виявлення вільного стану каналу. Ця процедура називається перевіркою несучої (ПН), а відповідна стратегія доступу – МДПН.

Очевидно, зіткнення все-таки може виникнути через те, що станції фізично рознесені одна від іншої, а час поширення сигналу скінченний. Якщо зіткнення все-таки відбувається, і станції його виявляють (ВЗ), то вони передають сигнал про перешкоду і скасовують свої передачі.

Був запропонований і проаналізований ряд методів МДПН, які розрізняються тим, як відбувається керування передачею, якщо канал виявиться зайнятим.

Наприклад, у схемі з р-наполегливістю станція, що знайшла зайнятим канал, здійснює передачу після того, як канал звільниться з ймовірністю р, і з ймовірністю (1-р) відмовляється від передачі на проміжку , де  – час поширення сигналу в лінії.

При схемі з 1-наполегливістюстанція здійснює передачу відразу, як тільки канал виявиться вільним.

При ненаполегливій схемі станція переносить передачу на інший випадковий час (відповідно до деякого розподілу затримок передачі).

Усі ці схеми розраховані на те, що станція зможе знайти кінець передачі незабаром після її завершення. Тобто вони вимагають, щоб . Ця умова звичайно описується параметром

.

Протокол МДПН/ВЗ (CSMA/CD), що працює за схемою з ненаполегливістю, був прийнятий як стандартний протокол у ЛОМ Ethernet. Якщо виявляється зіткнення, і передача припиняється, то спроба повторної передачі починається через випадковий проміжок часу, як у схемах Алохи. Цей випадковий проміжок подвоюється щоразу після виявлення нового зіткнення до деякої максимальної величини, при якій станція виходить з ладу й сповіщає вищі рівні про порушення зв’язку.

Розрахунок характеристик методу csma/cd

Розглянемо структуру із загальною шиною, і нехай А та В – дві найбільш віддалені станції (рис. 6.14). Розрахуємо середній час до успішної передачі повідомлення.

Рис. 6.14

Зберігаючи колишні позначення, назвемо час до успішного завершення передачі повідомлення віртуальним часом . Він включає час передачі кадруm, час  – необхідний для перевірки завершення передачі і час кратний 2 для усунення зіткнень, якщо вони виникнуть.

Отже, нехай виникло зіткнення між сигналами, переданими станціями А та В. У найгіршому випадку виявлення зіткнення займе на станціях А та В час 2 с, після чого передача буде припинена.

Рис. 6.15. Розрахунок величини у методі CSMA/CD

Якщо відбулося зіткнення, то припустимо, що нам потрібно ще 2Iод. часу для його усунення, деI– середнє число повторних передач після того, як зіткнення відбулося. Воно може бути порівняне з параметром, що був введений для чистої Алохи. Тоді

, (6.19)

де .

Тепер необхідно знайти величину I. Вона залежить від стратегії повторних передач.

Припустимо, що тривалість інтервалу зіткнень описується геометричним розподіленням одиниць, кратних 2, з параметром . Зокрема, цей інтервал дорівнює 2 з ймовірністю , 4 – з ймовірністю , 6 – з ймовірністю . Таким чином, є ймовірністю успіху, а (1-) – ймовірністю неуспіху, тобто зіткнення.

Тоді середнє число повторних спроб передач дорівнює:

. (6.20)

Тепер необхідно знайти . Нехай у передачі може брати участь n станцій (). Нехай ймовірність того, що 1 станція має намір передавати в проміжку 2, дорівнює р. Тоді ймовірність, що передає точно 1 станція і ця передача успішна (зіткнення немає), дорівнює

. (6.21)

Будемо шукати . Легко перевірити, що величинамаксимізує. З огляду на те, що, одержимо:

. (6.22)

Таким чином, величина і.

В результаті знайдемо час успішної передачі:

, (6.23)

де .

Тоді максимальна продуктивність протоколу:

,

. (6.24)

Позначивши через середню загальну інтенсивність передачі по каналу повідомлень від усіх станцій, знайдемо нормовану пропускну спроможність (ПС) протоколу CMSA/CD:

.