Час подвійного проходження сигналу і розпізнавання колізій
Чітке розпізнавання колізій усіма станціями мережі є необхідною умовою коректної роботи мережі Ethernet. Якщо яка-небудь передавальна станція не розпізнає колізію і вирішить, що кадр даних нею переданий вірно, то цей кадр даних буде загублений. Через накладання сигналів при колізії інформація кадру спотвориться і він буде відбракований приймаючою станцією (можливо, через неспівпадіння контрольної суми). Швидше за все, перекручена інформація буде повторно передана яким-небудь протоколом верхнього рівня, наприклад транспортним чи прикладним, працюючим зі встановленням з'єднання. Але повторна передача повідомлення протоколами верхніх рівнів відбудеться через значно більший інтервал часу (іноді навіть через кілька секунд) у порівнянні з мікросекундними інтервалами, якими оперує протокол Ethernet. Тому якщо колізії не будуть надійно розпізнаватися вузлами мережі Ethernet, то це приведе до помітного зниження корисної пропускної здатності даної мережі.
Для надійного розпізнавання колізій повинно виконуватися наступне співвідношення:
Tmin
PDV,
де Tmin — час передачі кадру мінімальної довжини, а PDV — час, за який сигнал колізії встигає поширитися до найдальшого вузла мережі.
Так як в гіршому випадку сигнал повинен пройти двічі між найвіддаленішими станціями мережі (в одну сторону проходить неспотворений сигнал, а на зворотному шляху поширюється вже спотворений колізією сигнал), цей час називається часом подвійного проходження (Path Delay Value, PDV).
При виконанні цієї умови передавальна станція повинна встигати виявити колізію, що викликав переданий нею кадр, ще до того, як вона закінчить передачу цього кадру. Очевидно, що виконання цієї умови залежить, з одного боку, від довжини мінімального кадру і пропускної здатності мережі, а з іншого боку, від довжини кабельної системи мережі і швидкості поширення сигналу в кабелі (для різних типів кабелю ця швидкість відрізняється).
Усі параметри протоколу Ethernet підібрані таким чином, щоб при нормальній роботі вузлів мережі колізії завжди чітко розпізнавалися. При виборі параметрів, звичайно, враховувалося і наведене вище співвідношення, яке пов'язує між собою мінімальну довжину кадру і максимальну відстань між станціями в сегменті мережі.
У стандарті Ethernet прийнято, що мінімальна довжина даних кадру становить 46 байт (що разом зі службовими полями дає мінімальну довжину кадру 64 байти, а разом із преамбулою - 72 байти чи 576 біт). Звідси може бути визначене обмеження на відстань між станціями.
У 10-мегабітній мережі Ethernet час передачі кадру мінімальної довжини рівний 575 бітових інтервалів. Отже, час подвійного проходження повинен бути меншим 57,5 мкс. Відстань, що сигнал може пройти за цей час, залежить від типу кабелю і для товстого коаксіального кабелю рівна приблизно 13280 м. Враховуючи те, що за цей час сигнал повинен пройти по лінії зв'язку двічі, відстань між двома вузлами не повинна бути більшою 6635 м. У стандарті 802.3 ця відстань обрана істотно меншою, з врахуванням інших, більш строгих обмежень.
Одне з таких обмежень пов'язане з гранично припустимим затуханням сигналу. Для забезпечення необхідної потужності сигналу при його проходженні між найвіддаленішими станціями максимальна довжина сегмента товстого коаксіального кабелю вибрана рівною 500 м. Очевидно, що на кабелі довжиною 500 м умова розпізнавання колізій буде виконуватися з великим запасом для кадрів будь-якої стандартної довжини, у тому числі і 72 байти (час подвійного проходження по кабелі довжиною 500 м складає лише 43,3 бітових інтервали). Тому мінімальна довжина кадру могла б бути встановлена ще меншою. Однак, стандарт враховує мережі, що будуються з декількох сегментів, з'єднаних повторювачами.
Повторювачі збільшують потужність переданих із сегмента на сегмент сигналів і в результаті можна використовувати мережі набагато більшої довжини, які складаються з декількох сегментів. У коаксіальних реалізаціях Ethernet стандарт 802.3 обмежує максимальну кількість сегментів у мережі п'ятьма, що у свою чергу обмежує загальну довжину мережі 2500 метрами. Навіть у такій багатосегментній мережі умова виявлення колізій як і раніше виконується з великим запасом. Однак, реально часовий запас є істотно меншим, оскільки у багатосегментних мережах самі повторювачі вносять у поширення сигналу додаткову затримку в кілька десятків бітових інтервалів. Природно, невеликий запас був зроблений також для компенсації відхилень параметрів кабелю і повторювачів.
У результаті врахування всіх цих і деяких інших факторів було ретельно підібране співвідношення між мінімальною довжиною кадру і максимально можливою відстанню між станціями мережі, що забезпечує надійне розпізнавання колізій. Цю відстань називають також максимальним діаметром мережі.
У табл. 1 наведені значення основних параметрів процедури передачі кадру стандарту 802.3, що не залежать від реалізації фізичного середовища.
Таблиця 1