7. Методы доступа к моноканалу. Маркерный доступ в сети с шинной топологией.

Методы доступа к моноканалу. Устройства одного сегмента сети подключены к общей физической среде передачи данных или каналу передачи, который называется также моноканалом. Такое название указывает на возможность передачи без искажений по каналу в любой момент времени сообщения только от одной станции сети. Среда передачи в этом случае не имеет значения: регламентировать доступ станций к моноканалу необходимо как для проводных, так и для беспроводных линий связи.

Р егламентация коллективного доступа станций сети к моноканалу осуществляется специальными методами, которые обеспечивают поочередное и эффективное использование физической среды множеством станций сети. Эти методы называют методами доступа.

Существует большое число методов доступа (порядка тридцати), которые принято разделять на случайные и детерминированные. К основным детерминированным методам относят методы разделения времени (методы опроса), маркерные методы (передачи полномочий) и тактируемый доступ. К основным случайным методам доступа относятся множественный доступ с контролем несущей и множественный доступ с контролем несущей и обнаружением конфликтов между кадрами. На рис. 4.1 отдельно выделены методы доступа, соответствующие им протоколы и ЛВС, которые реализованы на практике и которые Вы будете рассматривать на лекциях и в лабораторных работах.

Рассмотрим основные методы доступа, применяемые в ЛВС, а также особенности построения ЛВС, реализующих эти методы.

1.2.1. Маркерный доступ в сети с шинной топологией

Вы исследуете этот метод доступа и регламентирующий его протокол в лабораторной работе № 2 самостоятельно. На лекции мы пройдем лишь основные его особенности.

Все станции, подключенные к шине, также имеют свой локальный адрес. Сообщения, передаваемые по сети, из-за особенностей топологии воспринимаются всеми станциями. Однако принимает сообщение только та станция, которой оно предназначено, т.е. адрес получателя в кадре должен совпасть с сетевым адресом станции.

В сети устанавливается очередность получения станциями права на передачу, которая формирует так называемое логическое кольцо. Для этого каждая станция сети должна знать адрес станции, от которой она получает маркер, и адрес станции, которой затем маркер отдает. Не все станции, подключенные к общей шине, могут входить в логическое кольцо.

М аркер создается специальной станцией, либо одной из подсоединенных станций (рис. 5.1). Появившись в шине, маркер посылается от каждой станции в заранее установленном порядке – от А к Е, от Е к Д и т.д. Если станция готова передать информацию, то она дожидается прихода маркера от предшествующей станции. Прежде чем отправить маркер следующей станции, данная станция сначала передает свой кадр, например от А к Д. Станция-получатель Д прочтет кадр обычным образом. Станция-отправитель А посылает затем в шину маркер, в адресном поле которого записан адрес следующей по порядку станции, например Е. Благодаря этому ни какие две станции не начнут передачу в одно и тоже время.

При маркерном методе доступа в ЛВС с шинной топологией возникают две проблемы:

1) потеря маркера;

2) корректная навигация маркера при изменении числа станций в сети.

Первая ситуация может возникнуть из-за неисправности станции, захватившей маркер. В этом случае передача в сети прекращается. Поэтому должна быть разработана процедура, генерации маркера спустя какой-то промежуток времени, в течение которого в сети не был передан ни один кадр.

Вторая проблема сопряжена с добавлением новых станций к сети и удалением каких-то станций из нее. Если станция удаляется, то маркер ей не должен посылаться, иначе он будет потерян. Такие станции просто исключаются из логической последовательности. При добавлении в сеть новой станции требуется, чтобы она передала широковещательное сообщение, запрашивающее посылку маркера в ее адрес. Вместе с маркером ей должен быть передан адрес следующей станции в логической последовательности.

В сетях, где присутствует какая-либо периодичность опроса станций (с маркерным методом доступа при любой топологии сети, тактируемым методом доступа), т.е. есть физическое или логическое кольцо, очень важными являются временные характеристики: время цикла опроса и латентный период сети. От этих характеристик зависит быстродействие всей сети.

Полное время цикла опроса складывается из чередующихся отрезков времени, содержащих две составляющие: это время, требуемое для выдачи станции разрешения на передачу, и время передачи кадров. Полное время цикла опроса определяется выражением:

, (5.1)

где _Li - время опроса i-й станции или латентное время станции; _i - время передачи в сеть всех кадров i-й станции, где i=1,2,...,M.

Латентное время станции – это время «срабатывания» сетевой карты по приходу маркера или такта. Это время зависит от протокола (т.е. от метода доступа), типа сетевой карты (т.е. какие в ней используются микросхемы и как они взаимодействуют между собой) и от технологии изготовления микросхем (микронная, субмикронная …). Безусловно, необходимо стремиться выбирать сетевые карты с минимальным латентным временем.

Время цикла опроса является случайной величиной, т.к. оно зависит от нагрузки, т.е. числа сообщений, накапливаемых и передаваемых каждой станцией. Время, требуемое для выдачи станции маркера, и само время передачи маркера могут быть случайными величинами, т.к. время задержки сигнала на станции и кадров запроса в линии могут быть также случайными величинами.

Если принять фиксированной величину времени опроса станции и усреднить значения _Li, то получим среднее время цикла опроса:

, (5.2)

где T_L – латентный период системы; и – соответственно среднее время, требуемое для выдачи i-й станции разрешения на передачу, и среднее время передачи сообщений i-й станцией.

Латентный период системы – это сумма задержек распространения сигнала по системе и латентного времени каждой станции. Латентный период системы представляет собой наименьшее время, требуемое для опроса всей системы, и указывает предельный минимум задержки доступа, который могут испытывать пользователи сети.

Исходя из латентного периода сети рассчитываются все временные ограничения (тайм-ауты) протокола.

Метод маркерного доступа применяется в таких современных сетях с шинной топологией, как Arcnet и 100VG-AnyLan. Для сети Arcnet в время распространенным является вариант со звездообразной топологией, хотя на практике эта сеть уже не используется.

Про этот метод доступа и сеть Arcnet прочитать в лабораторном практикуме.