Поток бит

Уровни а) О

яиШ

I I I I I I I I

Рис. 16.19. Манчестерское (а) и дифференциальное манчестер­ское (б) кодирование

Рис. 16.20.Типичный формат па­кета для локальных сетей

„ ЁЛ1Ш1

Адрес

получателя

Адрес

отправителя

Контрольный

код

||| Управление | Данные | |

Указатель конца пакета

Указатель начала пакета

как в отличие от сетей с узлами коммутации, где, как правило, используются двухточечные соединения, получатель всегда зна­ет, откуда поступил пакет (кадр), и адрес отправителя можно в кадре не указывать, в ЛВСт с моноканалом факт поступления сообщения ничего не говорит об отправителе.

Методы доступа регламентируют процедуры получения або­нентами доступа к моноканалу. Необходимость такой регла­ментации вызывается тем, что при одновременной передаче данных несколькими абонентами возникает конфликтная ситуа­ция — наложение и взаимное искажение информации.

Управление доступом станции к моноканалу может быть централизованным и осуществляться специальной управляющей (мониторной) станцией либо децентрализованным — распреде­ленным между всеми станциями сети. В ЛВСт используются детерминированные и случайные методы доступа к моноканалу, причем последние применяются главным образом в шинных ЛВСт.

Наличие централизованного управления снижает надеж­ность ЛВСт, так как при выходе из строя только одной монитор­ной станции сеть становится неработоспособной. В сетях со случайным доступом из-за возможности конфликтов не гаранти­руется максимальная задержка передачи сообщения. Поэтому сети со случайным доступом могут оказаться непригодными для использования в системах, осуществляющих управление в ре­альном масштабе времени.

В кольцевых ЛВСт, реализующих эстафетную передачу дан­ных, применяются в основном три метода доступа к моноканалу: метод вставки регистра, метод временных сегментов или так­тированного доступа, метод маркерного доступа (передачи маркера).

Метод вставки регистра (рис. 16. 21, а). Оборудование каж­дого узла кольцевой сети содержит буферные сдвигающие ре­гистры РгБ1_у РгБ2 одинаковой емкости и электронный переклю­чатель, который в положении 1 соединяет входную и выходную линии узла (отключает станцию от выходной линии), а в поло­жениях 2 и 3 подключает к выходной линии выходы сдвигающих регистров соответственно РгБ2 и РгБ1.

Вход сдвигающего регистра РгБ1 всесда соединен с входной линией, и в него поочередно поступают передаваемые по кольцу сообщения. Если поступившее в РгБ1 сообщение распознается как адресованное данному узлу, оно поступает на станцию узла, при этом сообщение продолжает передаваться по кольцу до тех пор, пока не достигнет станции-отправителя (в качестве квитан­ции о получении сообщения).

Когда станция готова передать сообщение, она загружает

К станции От станции

Новый пакет (кадр)

tS-J

Передача _ч И Удаление пакета (кадра) пакета (кадра.)

в)

в кольцевой локальной вычислительной - метод временных сегментов; в — маркерный

14spga—^I

-*-• ^Передающий регистр

Приемный регистр Ожидание маркйра

Рис. 16.21. Методы доступа сети:

а — метод вставки регистров;б доступ

его в сдвигающий регистр РгБ2. Передаче должно предшество­вать состояние узла, соответствующее положению / переключа­теля. В этом состоянии станция (сетевой адаптер) проверяет, происходит ли в данный момент через ее узел ретрансляция сообщения, и ждет его окончания. Затем переключатель уста­навливается на определенное время в положение 2, и подго­товленное сообщение из РгБ2 поступает в кольцевую сеть. Если во время передачи сообщения на вход узла поступит другое сообщение, оно будет принято на буферный сдвигающий регистр РгБ1.

После окончания передачи своего сообщения станция уста­навливает переключатель в положение 3> и в кольцевую сеть передается сообщение, сохраненное в буферном регистре РгБ1. Переключатель остается в положении 3 до того момента, когда в РгБ1 поступит с кольца посланное станцией сообщение, что служит квитанцией о его передаче. Переключатель снова уста­навливается в положение /.

Рассматриваемый вариант предполагает централизованное управление, при котором мониторная станция обнаруживает и удаляет сообщения с отсутствующими в сети адресами, осуще­ствляет синхронизацию работы кольцевой сети. Возможна одно­временная передача сообщений несколькими станциями. Длина сообщений не фиксирована, но ограничена емкостью буферных регистров.

К недостаткам кольцевых сетей с вставкой регистра можно отнести изменяющуюся из-за вставки регистров длину кольца и высокие требования, предъявляемые к быстродействию элек­тронного переключателя регистров.

Метод временных сегментов (тактированного доступа) ¹ (рис. 16.21, б). В кольцевом канале связи сигналами мониторной станции выделяются временные сегменты фиксированной длины.

Сегменты циркулируют по кольцу, и каждая станция может поместить свой пакет данных (кадр) или его часть в один из них, если он помечен как «свободный» (С), при этом в сегменте метка «свободный» заменяется меткой «занятый» (3). После доставки пакета адресату сегмент снова освобождается.

Данный вариант построения кольцевой ЛВСт требует цен­трализованного управления, допускает одновременную передачу данных несколькими станциями. Передача данных производится пакетами (кадрами) фиксированной длины.

Метод передачи маркера (рис. 16.21, в). По свободному от передачи сообщений кольцу от одного сетевого адаптера (ПП) к другому циркулирует маркер М (определенная последователь­ность символов), регенерируемый мониторной станцией.

Передачу сообщений может производить только та станция, которая получила маркер. Как только на подготовившую со­общение станцию (точнее, ее сетевой адаптер) поступит маркер, его дальнейшее перемещение по кольцу временно блокируется. Начинается передача подготовленного сообщения, которая за­вершается передачей маркера, при этом ПП каждой станции с небольшой задержкой, равной, например, половине интервала представления бита, ретранслирует сообщение соседней станции.

Соседняя станция транслирует все биты и далее может передать либо собственное сообщение (завершив передачу мар­кером), либо маркер. В соответствии с адресом, указанным в начале сообщения, последнее будет воспринято соответствую­щей станцией как ей адресованное. Станция-адресат в служеб­ном поле сообщения фиксирует факт его приема и результат контроля правильности принятого сообщения.

Сообщение продолжает двигаться по кольцу до станции-от­правителя. Эта станция воспринимает свое сообщение как кви­танцию и в случае отсутствия ошибок удаляет его из кольца; в противном случае она организует повторную передачу.

Кольцевая ЛВСт с циркулирующим маркером позволяет передавать сообщения произвольной длины, но не допускает одновременную передачу сообщений несколькими станциями, требует централизованного управления.

Характерными нарушениями работы ЛВСт с маркерным доступом являются пропадание маркера и появление лишних маркеров. Мониторная станция, используя тайм-аут, контроли­рует пропадание и размножение маркера: регенерирует про­павший и снимает с кольца лишний маркер.

К общему недостатку кольцевых сетей следует отнести их невысокую живучесть: достаточно выйти из строя одной станции или линии связи на одном участке кольца и сеть становится неработоспособной. Поэтому при выходе из строя сетевого адап­тера (или станции) предусматривается возможность продолже­ния работы его приемника-передатчика в качестве простого ретранслирующего устройства. Были предложены конфигура­ции, использующие несколько петель. Такие системы менее кри­тичны к отдельным неисправностям. При возникновении отказов может быть произведена реконфигурация с целью восстановить хотя бы одно кольцо. Наличие дополнительных линий связи позволяет повысить пропускную способность системы.

В шинных ЛВСт широко используются случайные методы доступа, причем наибольшее распространение получил Множе­ственный доступ с контролем несущей и обнаружением кон- фликтов (CSMA/CD) ^I [14,62].

Станция, подготовившая сообщение для передачи, прослу­шивает моноканал (контроль несущей) и ждет его освобожде­ния от передачи сообщений от других станций. Как только моно­канал освобождается, станция начинает передачу своего со­общения, но при этом продолжает прослушивать моноканал и сравнивать передаваемые ею сообщения с сообщениями в мо­ноканале. Их несовпадение (искажение передаваемых сообще­ний) указывает на конфликтную ситуацию, вызванную одновре­менной передачей сообщений в моноканале другой станцией. Обнаружившая конфликт станция прекращает передачу и по­вторяет попытку занять моноканал через некоторое случайное время, среднее значение которого увеличивается (например, вдвое) с каждой неудачной попыткой произвести передачу.