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/CD – Carrier 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.
Загрузка...
