Методы организации доступа к линиям связи

Метод доступа – это набор правил, позволяющий пользователям работать с локальной сетью, не мешая друг другу. Метод доступа реализуется на физическом уровне.

Если несколько устройств коммутируются между собой через общую линию свя­зи (шину), то должен быть определен ясный и понятный протокол доступа к ней. Существуют два метода упорядоченного доступа: централизованный и децентрали­зованный.

В случае централизованного контроля за доступом к шине выделяется узел с пра­вами Мастера. Он назначает и отслеживает порядок и время доступа к шине для всех других участников. Если на Мастере произошла авария, то и циклы обмена по шине останавливаются. Именно по этой причине децентрализованный контроль с переходящими функциями мастера от одного участника (узла сети) к другому получил наибольшее развитие. Здесь права Мастера назначаются группе устройств сети. Во всем мире приняты и широко используются две модели децентрализован­ного доступа: модель CSMA/CD и модель с передачей маркера.

Модель CSMA/CD (Ethernet, стандарт IEEE 802-3). Наиболее известным механизмом управления локальной сетью шинной конфигурации является ме­тод множественного доступа с контролем несущей и обнаружением конфликтов (CSMA/CDCarrier Sense Multiple Access with Collision Detect). Наиболее широко известная реализация этого метода – спецификация Ethernet. Все станции на шине имеют право передавать данные. Каждая из них постоянно прослушивает шину. Ес­ли шина свободна, любая из станций сети может занять шину под свой цикл передач. В том случае, когда несколько станций претендуют на шину одновременно, это приводит к так называемому конфликту (коллизии),
и тогда станции снимают свою «заявку» на случайный промежуток времени, задаваемый случайным генератором, и затем через удвоенный промежуток времени вновь выходят в сеть. Аналогией подобного метода взаимодействия может служить «разговор группы воспитанных людей в небольшой темной комнате». Каждый человек в комнате слышит речь других людей – обнаружение несущей. Все в комнате имеют одинаковые возмож­ности вести разговор – это множественный доступ, но никто не говорит слишком долго, так как все вежливы. Все, находящиеся в комнате, молчат, пока кто-то не начи­нает говорить. Если два человека начинают говорить одновременно, то они сразу обнаруживают эту коллизию. В этом случае они замолкают на некоторое время, по­сле чего один из них может вновь начать говорить. Другие люди слышат, что ведется разговор, и ждут, когда он закончится, после чего сами могут говорить. При этом в начале разговора называется имя того, к кому обращаются (своего рода адрес), а затем и свое имя. Возможен аналог широковещательной передачи, когда кто-то обращается ко всем одновременно.

Одним из реальных способов определения наличия коллизий при передаче, на­пример по коаксиальному кабелю, является способ определения коллизий по повы­шенному уровню постоянной составляющей сигнала. Детектор коллизий определяет превышение уровнем сигналов определенного порога (около 1,5 В), что означает, что на кабель работает более одного передатчика.

Метод CSMA/CD получил широкое распространение и наиболее эффективен в условиях относительно низкой общей загрузки канала (менее 30 %). В условиях боль­шей загрузки канала выгоднее использовать сети, реализующие модель с передачей маркера.

Модель с передачей маркера (Token Passing Model, стандарт IEEE 802.4). Право на доступ к шине передается в цикле от устройства к устройству. Порядок передачи зависит от прикладной задачи и определяется на стадии планирования системы. Этот метод предлагает каждому участнику сети «справедливое» разделе­ние шинных ресурсов в соответствии с их запросами. Принцип передачи маркера используется в системах, где реакция на события, возникающие в распределенной системе, должна проявляться за определенное время. Для совместной работы сетей типа CSMA/CD и Token Model необходим так на­зываемый межсетевой шлюз.

Метод MASTER­–SLAVE (централизованный метод) находит свое применение в промышленных сетях как на контроллерном уровне (field level), так и на уровне датчиков и исполнительных механизмов (sensor/actuator level). Право инициировать циклы чтения/записи на шине имеет только MASTER-узел. Он адресует каждого пассивного участника (SLAVE-узел), обеспечивает их данными и запрашивает у них данные. Для того чтобы увеличить пропускную способность шины, команды прото­кола должны быть как можно проще. В рамках протокола решаются такие задачи, как защита данных, обнаружение ошибок при передаче, восстановление данных. На скорость и объем передаваемой информации естественным образом влияет среда передачи.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector