ПР1 Множественный доступ алгоритмы, временные диаграммы

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра ИС

Отчет

по практической работе №1

по дисциплине «ИКСиС»

Тема: Множественный доступ: алгоритмы, временные диаграммы

Вариант №24

Студент гр. 1371		Татанов С.М.
Преподаватель		Воробьев А.И. Верзун Н.А.

Санкт-Петербург

2023

Цель работы

Изучить методы множественного доступа в инфокоммуникационных сетях, алгоритмы работы рабочих станций, научиться представлять (визуализировать) процессы, происходящие в сетях множественного доступа с применением временных диаграмм.

Задание на работу 1.6(5) 2.2(6); 2.3(7)

1.6. Метод множественного доступа с контролем несущей и обнаружением коллизий (CSMA/CD).

2.2. Метод множественного доступа с контролем несущей и избеганием коллизий (CSMA/CA) для 6 рабочих станций.

CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) - Метод предназначенны для предотвращения коллизий между устройствами, работающими в одной сети.

Алгоритм CSMA/CA:

Прослушивание канала (Carrier Sense): Устройство, которое хочет передать данные, сначала прослушивает канал, чтобы определить, свободен ли он для передачи. Если канал занят другим устройством, устройство ожидает, пока канал освободится.

Backoff: Если канал свободен, устройство ждет IFS время и случайным образом выбирает время ожидания T перед повторной попыткой передачи данных. Это делается для предотвращения коллизий, когда несколько устройств пытаются передать данные одновременно. Время ожидания выбирается таким образом, чтобы уменьшить вероятность повторной коллизии.

Передача данных: Когда канал свободен и время ожидания истекло, устройство передает свои данные. Оно также устанавливает таймер ACK, чтобы следить за успешной передачей данных.

Подтверждение (Acknowledgement): Получатель устройства подтверждает успешную передачу данных, отправляя обратное подтверждение (ACK). Если подтверждение не получено в течение определенного времени, устройство предполагает, что произошла коллизия или ошибка и повторяет процесс снова.

Повторные попытки: Если произошла коллизия или подтверждение не было получено, устройство выбирает новое случайное время ожидания и повторяет процесс снова.

2.3. Метод опроса (Demand Priority) для 7 рабочих станций.

Метод передачи Demand Priority (DP) - это метод доступа к среде передачи данных, который используется в сетях с высокой пропускной способностью. Он предназначен для обеспечения высокой производительности и гарантированной доставки данных в сети.

В методе Demand Priority каждое устройство в сети имеет приоритет передачи данных, который определяется его "спросом" на передачу. Более высокий приоритет устройства означает, что оно имеет больший приоритет доступа к среде передачи данных.

В методе Demand Priority (DP) концентратор играет важную роль в организации передачи данных между устройствами в сети. Концентратор в DP-сети называется "концентратором с приоритетом" или "концентратором DP".

Концентратор DP выполняет следующие функции:

Арбитраж: Концентратор DP отвечает за арбитраж и управление доступом устройств к среде передачи данных. Он определяет, какие устройства получают доступ к среде передачи данных в каждом временном слоте на основе их приоритета. Концентратор DP может использовать различные алгоритмы арбитража для разрешения конфликтов и определения порядка передачи данных.

Распределение временных слотов: Концентратор DP распределяет временные слоты между устройствами в сети. Более высокоприоритетные устройства могут получать больше временных слотов, что позволяет им передавать данные чаще и с более высоким приоритетом. Концентратор DP следит за использованием временных слотов и обеспечивает справедливое распределение ресурсов между устройствами.

Управление коллизиями: Концентратор DP помогает предотвращать коллизии (столкновения) между устройствами, работающими в сети. Он контролирует доступ к среде передачи данных и гарантирует, что только одно устройство может передавать данные в каждый временной слот. Это помогает обеспечить надежную и эффективную передачу данных без потерь или повторных передач.Метод Demand Priority обеспечивает гарантированную доставку данных и предотвращает конфликты при передаче данных в сети. Он особенно полезен в сетях с высокой пропускной способностью, где требуется эффективное использование ресурсов и гарантированная доставка данных с минимальной задержкой.

В периоды большой интенсивности поступления высокоприоритетных запросов для обеспечения доступа низкоприоритетных запросов , используется порог ожидания. Если время ожидания запроса превышает порог, то присваивается более высокий статус в очереди концентратора.

Вывод:

Различия между методами передачи данных Demand Priority и CSMA/CA

Принцип работы: В методе CSMA/CA устройства передают данные после обнаружения свободного канала, и в случае коллизии повторяют передачу с использованием случайных задержек. В методе Demand Priority (DP) каждое устройство имеет уникальный приоритет передачи данных, определённый на основе его потребностей.Устройства передают данные в соответствии с их приоритетом, и концентратор DP управляет доступом к среде передачи данных на основе приоритетов.

Обнаружение коллизий: В CSMA/CA устройства обнаруживают коллизии, когда они передают данные и обнаруживают, что канал уже занят другим устройством. В таком случае, устройства прекращают передачу и повторяют ее позже с использованием алгоритма случайных задержек. В DP концентратор управляет доступом к среде передачи данных на основе приоритетов устройств, метод можно отнести к безконфликтным.

Эффективность использования ресурсов: В DP каждое устройство получает определенное количество временных слотов в соответствии с его приоритетом, что позволяет более высокоприоритетным устройствам передавать данные чаще. Это обеспечивает более эффективное использование ресурсов сети. В CSMA/CA доступ к среде передачи данных осуществляется случайным образом после обнаружения свободного канала, что может приводить к более низкой эффективности использования ресурсов.

Применение:

Метод CSMA/CA широко применяется в беспроводных сетях, таких как Wi-Fi, где важно предотвращение коллизий и обеспечение справедливого доступа к среде передачи данных.

Метод Demand Priority (DP) обычно используется в сетях с высокой пропускной способностью, таких как Fibre Channel. Этот метод наиболее распространен в хранилищных сетях (Storage Area Networks, SAN), где требуется гарантированная доставка данных и высокая производительность.

Сравнивая CSMA/CD и CSMA/CA, основная разница в подходе это:

Обнаружение коллизий:

CSMA/CD: В методе CSMA/CD устройства обнаруживают коллизии, когда они передают данные и обнаруживают, что канал уже занят другим устройством. При обнаружении коллизии, устройства прекращают передачу и выполняют процедуру повторной передачи. при возникновении коллизий, происходит потеря времени и ресурсов на повторную передачу данных.

CSMA/CA: В методе CSMA/CA устройства пытаются избежать коллизий, выбирая случайное время ожидания перед передачей данных. Они слушают канал перед передачей и передают только тогда, когда канал свободен.

CSMA/CD применяется в проводных сетях и обеспечивает обнаружение коллизий, в то время как CSMA/CA применяется в беспроводных сетях и предотвращает коллизии путем выбора случайного времени ожидания.