Децентрализованный временной приоритет арбитраж

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 7Следующая ⇒

Этот метод старается свести к минимуму вероятность столкновений. В сети, когда столкнулись пакеты свести к величине близкой к нулю вероятность столкновений при повторной передачи. Если нагрузка на сеть маленькая, то абоненты равноправны, время отсрочки уникальное (t_{отсрочки}=Δ t+(сетевой адрес)). При возрастании нагрузки повышается приоритетность нагрузки. Чем меньше адрес, тем больше разрешается повторная передача. Оба метода были разработаны в СССР. Приоритеты появляются только при увеличении загрузки. Общие показатели для общей шины: скорости в сетях таковы, что стоит учитывать время задержки сигнала при передаче по кабелю.

Рисунок 26

L – Расстояние между двумя удаленными ПК. Крайний ПК сформировал пакет и передал, но пакет будет передаваться со временем L/V (если вклинится в удаленный ПК раньше чем за t= L/V, то он будет считать что до него пакет не дошел). В обратную сторону источник должен понять, что кто-то обнаружил столкновение с его пакетом. Еще время L/V. Длительность одного импульса должна быть больше 2*L/V (t₀=2*L/V). Пусть 1-ый абонент закончил передачу, у него адрес минимальный, единица, нужно на какое-то dT задержать его. Второй мы зададим 2*T, у третьего 3*T. Самый удаленный будет t₀+ L/V. 2t₀+L/V, 3t₀+L/V. Факт обнаружения потребует прибавить еще одну L/V. Время отсрочки должно быть > или равно 2*L/V. При этих условиях такие методы управления работают корректно. Оба способа управления борются с нагрузкой в сети при повышенной нагрузке. Второй метод хорош только в тех случаях, когда в сети небольшое число компьютеров. Плюсом является то, что ограничения на длину битового интервала нет. Жестко не привязана к конкретному коду.

Информация про вышеописанные методы найденная в google:

Можно отметить ряд существующих методов обмена в сетях шинной архитектуры.

Простейший метод, используемый при выбранном коде обмена NRZ в сравнительно медленных сетях, — децентрализованный кодовый приоритетный арбитраж. Данный метод арбитража был предложен Институтом Проблем Управления (ИПУ) еще в начале 1970-х годов. Он характеризуется низкой скоростью передачи, но высокой надежностью. Все абоненты имеют собственные приоритеты, которые могут динамически изменяться в зависимости от важности информации. При малой интенсивности обмена все абоненты равноправны (вероятность столкновений очень мала). Величина времени доступа к сети здесь не может быть гарантирована, так как абоненты с высокими приоритетами могут надолго занять сеть, не позволяя начать передачу абонентам с низкими приоритетами.

2. Второй метод, используемый в шине, — децентрализованный временной приоритетный арбитраж или метод доступа (см рис. 26 выше). Этот метод управления обменом обеспечивает более высокую скорость обмена, чем предыдущий (поскольку здесь нет ограничения на длительность каждого бита). Практически реализовать его так же сложно, как и предыдущий (каждый абонент должен отсчитывать свой временной интервал). Недостаток метода состоит также в том, что в случае большой длины сети и большого количества абонентов задержки становятся очень большими. Пример: при длине сети 1км, задержке сигнала в кабеле 4 нс/м и количестве абонентов 256 двойное время прохождения сигнала в сети 2L/V ( L — полная длина сети, V — скорость распространения сигнала в используемом кабеле), или минимальная задержка составит 8 мкс. Следовательно, для абонента с сетевым адресом 255 задержка будет уже равна 255*8мкс=2040 мкс, т.е. около 2 мс, что уже довольно существенно. Для сравнения: если пакет имеет размер 1 Кбайт, то при скорости передачи 10 Мбит/с его длительность будет всего 0, 8 мс. Данный метод не имеет жесткой привязки к коду передачи информации (в предыдущем методе можно было использовать NRZ). Код может быть практически любым, главное — выбрать его таким, чтобы можно было определять занятость сети.

Метод доступа с контролем несущей и обнаружения коллизии.

Этот метод базовый для сети Ethernet. Звезда делится на два типа с активным центром и с пассивным центром. Основой управления является некоторое центральное устройство.

АЦ

ПК

Рис 27

АЦ – активный центр. Всем обменом управляет именно центр. Центр последовательно обращается по одному к абонентам. Абонент если он не желает выполнять операции, то переходим к следующему по списку. Центр все время опрашивает абоненты. Пусть некто желает выполнить обмен. Он предоставляет на линию байт и ему нужно передать, ждать пока до него дойдет очередь, когда до него доходит центр, то останавливается, и присылает служебную команду что можно передавать. И тогда пакет передается в буфер активного центра, дальше центр смотрит, кому в пакете адресовано, и активизирует связь, и передает по ней пакет уже в заранее известную точку. Контроль правильности передачи, контроль ошибок эти задачи лежат на активном центре. Если передача прошла корректно, то с этой точки центр начинает опрашивать остальные оборудования. Нет конфликтов и связанным с ним промедлением в работе. Недостаток: много ПК. Число ПК ограничивает приемлемую скорость работы. Можно организовать приоритеты. Некоторые ПК нужно опрашивать в два раза чаще, из-за своей высокой надежности. Такую топологию используют в промышленности. Более удешевленный вариант – это звезда с пассивным центром.

Рис 28

ПЦ

ПК

В пассивном центре не нужно производить постоянный опрос ПК (абонента). Тот, кто является инициатором обмена выставляет запрос на связь, и от ПК идет короткий пакет по центру, если центр свободен, то он из этого запроса берет адрес приемника и коммутирует связь. Источник с приемником будут связаны один с одним. И пакет, минуя буфер, идет от источника к приемнику. Буфер для временного хранения не нужен. Но контроль качества передачи лежит на источнике и приемнике. Пассивный центр просто связывает две точки. Буфер ужен для совершенно других целей. Бывает запрос приходит, когда уже проведена коммутация, имеется связь. Запрос будет поставлен в буфере в очередь. Можно устанавливать приоритеты сообщениям, только не на частоту опроса, а на какую очередь будет помещаться запрос. Запрос может быть поставлен и первым. У пассивного центра меньше функции он будет дешевле. Зависимости работоспособности от количества ПК нет. В шину выставляем сигнал, а работает с ним только ПК, чей адрес приемника в нем стоит, т.е. не обязательно логические и физические структуры совпадают.

Логическая структура кольцо

Кольцо только логическое. Физическая топология кольца это всегда звезда. Само логическое кольцо образуется в устройстве коммутации.

Рис 29

Логически каждый ПК связан как бы с двумя, с предыдущим и последующим. У этой технологии большая надежность. Делают на оптоволокне, и прекрасно работают в сетях, где важна надежность и конфиденциальность данных. Одна из машин для подключения сети становится монитором. Монитор формирует пакет называемый маркером. Обязательно есть поля адрес источника адрес приемника и бит, свободен занят. Маркер передается по кольцу. Когда ПК получает маркер, то он анализирует его, если он занят, то смотрит адресное поле (кому передавать – ищет приемник) и сравнивает со своим адресом – эти операции быстры. Если не совпали собственный адрес и адрес получателя, то передается дальше по кольцу. Получается, что если нет передачи, то свободный маркер все время бегает по кольцу. Монитор контролирует, чтобы маркер не потерялся. Если он снова не вернулся к монитору, то маркер по новой загружается в сеть. ПК 1 (рис 9) будет ждать пока да него дойдет маркер, он проанализировал, что маркер свободен и переводит его в состояние занят. И приписывает пакет, который должен передать. Будет сравнивать пока не дойдет до ПК4. Из места ПК4 пакет считывает себе в буфер. От предыдущего получаем последующему передаем. Двигаться будет до тех пор, пока не дойдет до адреса источника. Если был сбой, дошло до источника что подтверждение правильности не стоит, он ещё раз запускает по кольцу. Количество передачи все контролирует монитор. Скорость передачи у первых колец была 4 Мбит но в Ethernet было уже 10 Мбит. Вся передача это полный круг по кольцу.

Много-маркерное кольцо

Рис 30

Монитор рассчитывает время оборота и запускает маркер. Оптимальным является запуск четырех маркеров. Из Ethernet больше 10 Мбит/сек, не могли выжать, а кольцо стало давать 16 Мбит/сек.

Рис 31

Ситуация называется свертыванием колец. ПК – вышел из строя, монитор это определил. Включается резервное кольцо, и испорченный ПК выбрасывается из сети. При дальнейших распадах кольцо разобьётся на под кольца, будет выбираться новый монитор, благодаря сложному ПО. Это очень устойчивая, надежная система. Программное обеспечение …..............

Кодирование в сетях

Код NRZ – null return zero без возврата к нулю. Последнее название отражает то обстоятельство, что при передаче последовательности единиц сигнал не возвращается к нулю в течение такта. Может быть униполярным и биполярным.

Рис 32

Несомненное достоинство кода — его простота: сигнал не надо кодировать и декодировать Обладает хорошей распознаваемостью ошибок (из-за двух резко отличающихся потенциалов). При передаче длиной последовательности единиц или нулей сигнал на линии не изменяется, поэтому приемник лишен возможности определять по входному сигналу моменты времени, когда нужно в очередной раз считывать данные. Даже при наличии высокоточного тактового генератора приемник может ошибиться с моментом съема данных, так как частоты двух генераторов никогда не бывают полностью идентичными. Поэтому при высоких скоростях обмена данными и длинных последовательностях единиц или нулей небольшое рассогласование тактовых частот может привести к ошибке в целый так и, соответственно, считыванию некорректного значения бита.

Для каждого бита отводится интервал фиксированной длинны. Критичная величина – это минимальная длительность импульса t₀. В зависимости от свойств канала увеличивать частоту нельзя. Главный плюс один – предельная простота реализации. Прямоугольные импульсы генерировать это задача аппаратуры и при минимуме стоимости. Для передач на большое расстояние подходит плохо. В основном используется в пределах платы. Важны два недостатка – длинные последовательности нулей невозможно отличить от свободной линии наличие постоянной составляющей. Постоянная составляющая расширяет спектр, а значит, у канала должна быть большая полоса пропускания, ширина это значит меньшая скорость. Рис 32.б. различить ноль и единицу даже с одинаковой разницей в вольтах гораздо сложнее, чем плюс и минус. Можно снизить уровень единицы и нуля, а за счет этого снизится и мощность устройств. Схемная реализация сразу же усложняется. Два источника уже сложнее – необходимо вводить землю и пр. С точки зрения помехозащищенности код слабый.

Код RZ с возвратом к нулю. этот трехуровневый код получил такое название потому, что после значащего уровня сигнала в первой половине битового интервала следует возврат к некоему " нулевому", среднему уровню (например, к нулевому потенциалу). Переход к нему происходит в середине каждого битового интервала. Логическому нулю, таким образом, соответствует положительный импульс, логической единице – отрицательный (или наоборот) в первой половине битового интервала. В центре битового интервала всегда есть переход сигнала (положительный или отрицательный), следовательно, из этого кода приемник легко может выделить синхроимпульс (строб). Возможна временная привязка не только к началу пакета, как в случае кода NRZ, но и к каждому отдельному биту, поэтому потери синхронизации не произойдет при любой длине пакета. В течение каждого интервала времени отведенного на существование бита нужно вернуть к нулю. Недостаток кода RZ состоит в том, что для него требуется вдвое большая полоса пропускания канала при той же скорости передачи. Другой важный недостаток – наличие трех уровней, что всегда усложняет аппаратуру как передатчика, так и приемника.

Рис 33

Импульсы становятся неравномерными по длине и фактическую информацию несет фронт. Если в течении t₀ не было ни одного перепада – это означает, что передачи в этот момент нет. Недостаток последовательности нулей. С точки зрения помехозащищенности этот код лучше. Исказить фронт Рис 33.б это значит не так сильно повлиять на тактирование нуля или единицы. У кода сложная реализация. Так же код может быть униполярным и биполярным.

Манчестерский код (или код Манчестер-II). Этот код биполярный

Рис 34

В манчестерском коде для кодирования единиц и нулей используется перепад потенциала, то есть фронт импульса. При манчестерском кодировании каждый такт делится на две части. Информация кодируется перепадами потенциала, происходящими в середине каждого такта. Единица кодируется перепадом от низкого уровня сигнала к высокому, а ноль - обратным перепадом.Манчестерский код (или код Манчестер-II) получил наибольшее распространение в локальных сетях. Он также относится к самосинхронизирующимся кодам, но в отличие от RZ имеет не три, а всего два уровня, что способствует его лучшей помехозащищенности и упрощению приемных и передающих узлов. Логическому нулю соответствует положительный переход в центре битового интервала (то есть первая половина битового интервала – низкий уровень, вторая половина – высокий), а логической единице соответствует отрицательный переход в центре битового интервала (или наоборот). Как и в RZ, обязательное наличие перехода в центре бита позволяет приемнику манчестерского кода легко выделить из пришедшего сигнала синхросигнал и передать информацию сколь угодно большими последовательностями без потерь из-за рассинхронизации.
В этом коде ровно в середине битового интервала фронт кодирует значения нуля или единицы. Код является самосинхронизирующимся, используется широко в сетях Ethernet. Фронт мало искажается помехой. Пунктиры – границы битовых интервалов.

Код AMI

Рис 35

Идея: ноль должен оставаться нулем – а вот единица меняет свое значение в зависимости от предыдущей, если предыдущая была положительной, то следующая будет отрицательной и наоборот. У этого кода минимизирована постоянная составляющая. Этот код разрабатывали для передачи по линиям связи.

AMI-код использует следующие представления битов: 1. биты 0 представляются нулевым напряжением (0 В) 2. биты 1 представляются поочерёдно значениями -U или +U (В).

AMI-код обладает хорошими синхронизирующими свойствами при передаче серий единиц и сравнительно прост в реализации. Недостатком кода является ограничение на плотность нулей в потоке данных, поскольку длинные последовательности нулей ведут к потере синхронизации. Используется в телефонии уровня передачи данных, когда используются потоки мультиплексирования

Многоуровневые коды

Применяются для передачи сигналов по линиям с большой пропускной способностью. Конкретно в сетях применяются трех и пяти уровневые коды.

Рис 36

Физически могут быть реализованы как с применением разной полярности так и например в оптоволокне используют следующий способ: нет света ступенька -1, слабый свет ступенька – 2 и ступенька 3 - сильный свет 36.в.

Многоуровневые коды можно сделать биполярными и полярными

рис 37

Для шифрования информации одного вида в этих кодах потребуется меньшее количество разрядов, а значит, в фиксированную единицу времени при одной и той же скорости передачи в канале мы передадим большее количество информации.

Аналоговое кодирование

Для передачи по линиям связи используют синусоидальные сигналы в них можно менять амплитуду фазу и частоту.

Рис 38

АМ – амплитудная модуляция, когда сигнал нуля и единицы имеет разную амплитуду (рис 38.а.). ЧM – частотная модуляция.

ФМ - Фазовая модуляция. Осуществить сдвиг легко с использованием ёмкости и индуктивности, и поэтому на практике используют сдвиги на 90, 180 и 270 градусов.

АЧМ – амплитудно-частотная модуляция Рис 39 – круто защищает от помех.

Каждый отсчет переводится в цифровой вид, по каналу связи передается цифра. На приемной стороне дискреты сигнала восстанавливаются, и по ним аппроксимируется исходный аналоговый сигнал.

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 7 Следующая ⇒