Абонентские сети доступа

Многостанционный доступ с контролем несущей и устранением конфликта (CSMA/CA)

Процедура CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) отличается от предыдущей процедуры тем, что пытается избежать конфликтов. Станция перед посылкой информации проверяет, нет ли информации в среде передачи, и после этого ждет интервал безопасности от конфликта (interframe gap). Если в этот момент не возникнет передача от другой станции, то станция ждет случайное время и захватывает среду. Это предотвращает возможность одновременного занятия, поскольку, если в этот момент две станции "пробуют" свободность, то случайное время начала передачи позволяет им разнести передачи по времени. Далее процесс идет согласно обычному алгоритму. Если приемник получает подтверждение в течение заданного времени, то передача прошла успешно. Если подтверждение не получено, станция увеличивает свой параметр задержки и время интервала безопасности.

Управляемый доступ. Передача маркера

При управляемом доступе применяется механизм решения, который указывает, какая станция в данный момент времени может передавать информацию.

Метод, рассматриваемый ниже, относится к сети с кольцевой структурой, в которой станции образуют физическое или логическое кольцо (подробнее она рассматривается в "Технология Ethernet" ).

При физическом кольце каждая станция физически соединена с единственной предыдущей и с единственной последующей станциями.

При логическом кольце это делается с помощью соответствующей адресации, независимо от физической структуры.

Метод многостанционного доступа с передачей маркера состоит в передаче по сети специальной комбинации "кадрмаркер". Станция, которая принимает этот кадр, действует следующим образом:

1. Если у нее нет данных для передачи, она с минимальной задержкой транслирует его следующей станции.
2. Если у станции есть такие данные, то она "захватывает" маркер и может удерживать его в течение одного кадра, после чего передает его следующей станции.

Благодаря этому алгоритму в каждый момент времени передачу данных осуществляет одна станция, а поэтому в такой среде не возникает конфликтов. Сеть с маркерным доступом может успешно функционировать даже в условиях сильной перегрузки.

Методы коллективного широкополосного абонентского доступа

Наряду с уже рассмотренными в лекции 4 курса "Оконечные устройства и линии абонентского участка информационной сети" методами уплотнения абонентских линий, которые относятся к методам фиксированного доступа, в последнее время появились технологии, обеспечивающие доступ к широкополосным линиям в месте концентрации абонента.

Эти методы закреплены в стандартах, предложенных HomePNA (PNA - Phoneline Networking Alliance) - организацией, которая разрабатывает стандарты на коллективный широкополосный доступ.

Применение этой технологии определяется тем, что высокая стоимость некоторых широкополосных технологий существенно сужает круг их вероятных клиентов. В результате операторам не удается привлечь самую массовую часть рынка - жилой сектор и малые офисы.

На рис. 1.7 показана установка коллективного доступа к широкополосной сети с использованием DSL модемов и частотных разделителей (сплиттеров).

увеличить изображение
Рис. 1.7. Система коллективного широкополосного доступа по телефонным линиям с частотными разделителями

Указанные на рис. 1.7 устройства включаются в месте концентрации абонентов. При таком включении устройство xDSL имеет два входа. Пользователь может одновременно использовать компьютер и телефонный аппарат. Далее несколько устройств xDSL подключаются к частотным разделителям, которые распределяют информацию в различные сети. Для входа в каждую сеть устанавливается DSLмультиплексор доступа.

Достоинства таких систем коллективного доступа обусловлены:

• низкой стоимостью оборудования (благодаря существенному упрощению схемотехники);
• высокой надежностью сетевых решений (из-за снижения количества оборудования);
• низкими требованиями к среде передачи ;
• минимальными затратами на монтаж и эксплуатацию;
• простотой маркетинга (работа ведется с группами пользователей);
• возможностью использования существующей инфраструктуры ГТС;
• относительно низкой абонентской платой.

Единственный недостаток - то, что при коллективном доступе, как во всех устройствах группового пользования, возникают потери на установление соединения, которые определяются включенной группой абонентов и поступающей нагрузкой.

Эти потери легко подсчитываются и устраняются установкой дополнительного оборудования и уменьшением группы доступа (конечно, при этом увеличиваются затраты).

Заметим, что система коллективного широкополосного доступа позволяет локальной сети концентрировать широкополосную нагрузку для сети Internet

Краткие итоги

• В случае концентрации в одном районе большого числа абонентов в нем устанавливается подстанция.
• Целесообразность установки подстанции определяется стоимостью абонентских и соединительных линий и подстанции.
• Подстанция обозначает вынесенное оборудование с самостоятельным или дистанционным управлением. Обязательным признаком подстанции является замыкание внутреннего трафика внутри подстанции без занятия межстанционных линий. Вынос - это часть станционного оборудования, вынесенного в область концентрации абонентов и управляемого опорной станцией без замыкания внутреннего трафика.
• Локальная сеть передачи данных (LAN - Local Area Network) обычно охватывает небольшую территорию - отдельные офисы, здания, - и использует относительно короткие расстояния LAN.
• Локальная сеть разрабатывается обычно для того, чтобы разрешить общее использование ресурсов персональным компьютерам или рабочим станциям. Ресурсы обычно включают в себя оборудование (например, принтеры), программное обеспечение (например, прикладные программы) или данные.
• Аппаратурная часть локальной сети имеет три составляющие: станции, среду передачи и подключающие устройства.
• Все станции одной локальной сети имеют общую среду передачи (например, кабель). Поэтому возможны попытки доступа к среде более чем одной станции. В результате возникает конфликт (collision).
• Методы доступа к среде разделяются на две категории: методы случайного доступа; методы управляемого доступа.
• ALOHA - это протокол случайного многостанционного доступа, т.е. такой протокол, при котором ресурс каналов после конфликта доступен каждой станции через случайное время..
• Чистая ALOHA (Pure ALOHA) работает так же, как ALOHA, но повторная передача информации осуществляется через случайное время , определяемое по экспоненциальному закону.
• Критическое время - это время работы станции, в течение которого может возникнуть конфликт.
• Синхронная ALOHа разделяет время передачи на временные отрезки (слоты), и каждая станция может начать передачу только в начале слота.
• ALOHа с настойчивой стратегией (persistent strategy) доступа передает запросы, пока не будет получено подтверждение приема.
• Настойчивый алгоритм с вероятностью передачи 1 (1persistent algorithm): при возникновении конфликта станция прекращает сеанс связи и вновь начинает по случайному закону. Согласно этому алгоритму, если среда свободна, то сеанс связи начинается с вероятностью p=1.
• Настойчивый алгоритм с вероятностью передачи p (ppersistent algorithm): при возникновении конфликта станция прекращает сеанс связи и вновь начинает по случайному закону. Согласно этому алгоритму, если среда свободна, то сеанс связи начинается через время, определяемое по случайному закону.
• При использовании метода многостанционного доступа с контролем несущей и обнаружением конфликта CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) применяется отсрочка передачи (backoff).
• Многостанционный доступ с контролем несущей и устранением конфликтаCSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) отличается от предыдущей процедуры тем, что пытается избежать конфликтов. При управляемом доступе применяется механизм решения, который указывает, какая станция в данный момент времени может передавать информацию.
• Метод многостанционного доступа с передачей маркера состоит в передаче по сети специальной комбинации "кадрмаркер".
• Методы коллективного широкополосного абонентского доступа обеспечивают доступ к широкополосным линиям в местах концентрации абонентов.