Якщо N> 1, це означає, що співтовариство користувачів формує кадрів з більшою швидкістю, чим може бути передано по каналу, і майже кожен кадр страждатиме від зіткнень. Ми припускатимемо, що 0 < N< 1. Крім нових кадрів, станції формують повторні передачі кадрів, що страждали від зіткнень. Припустим также, що вірогідність до спроб передачі старих і нових кадрів за час кадру також має пуассоновськоє розподілення з середнім значенням G за час кадру. Очевидно, що G>n. При малому завантаженню каналу (тобто при N« 0) зіткнень буде мало, тому мало буде і повторних передач, тобто G&n. При великому завантаженні каналу зіткнень буде багато, а отже, G> N. Яка б не була навантаження продуктивність каналу S буде рівна пропонованому завантаженню G, помноженому на вірогідність успішної передачі, тобто S = Gp0, де Ро - вірогідність того що кадр не постраждає в результаті колізії. Кадр не постраждає від колізії в тому випадку, якщо протягом інтервалу часу його передачі не буде послане більше жодного кадру, як показано на мал. 4.2.
КР.КС-92.00.00.000 ПЗ | Арк.
11
Зм. | Арк. | № докум | Підпис | Дата
Вірогідність того, що протягом часу кадру буде сформовано tо кадрів можна обчислити за формулою розподіли Пуассона:
Таким чином, вірогідність форміроваkн! ія нуля кадрів протягом цього інтервала часу рівна е~с. Середня кількість кадрів, сформованих за інтервал часу завдовжки в два кадри, рівне 2g. Вірогідність того, що ніхто не почне передачу протягом всього небезпечного періоду, рівна Ро = e~2g. Враховуючи, що S=gp0, отримуємо:
Залежність продуктивності каналу від пропонованого трафіку показана на мал. 4.3. Максимальна продуктивність досягає значення 5= 1/2е, що приблизно рівний 0,184 при G = 0,5. Іншими словами, краще, на що ми можемо сподіватися, - це використовувати канал на 18 %. Цей результат декілька розчаровує, проте у разі, коли кожен передає, коли хоче, важко чекати стовідсоткового успіху.
Дискретна система ALOHA
У 1972 р. Роберті (Roberts) опублікував опис методу, дозволяючого удвоїти продуктивність систем ALOHA (Roberts, 1972). Його пропозиція заключалась в розділенні часу на дискретні інтервали, відповідні часу одного кадру. При такому підході користувачі повинні погодитися з певними тимчасовими обмеженнями. [6]
КР.КС-92.00.00.000 ПЗ | Арк.
12
Зм. | Арк. | № докум | Підпис | Дата
Одним із способів досягнення синхронізації є установка спеціальної станції, випускаючою синхронізірующий сигнал на початку кожного інтервалу.
Мал. 4.3. Залежність продуктивності каналу від пропонованого трафіку для систем ALOHA
Як видно з мал. 4.3, дискретна система ALOHA має пік при G = 1. При цьому продуктивність каналу складає S = 1/е, що приблизно рівний 0,368, тобто в два рази більше, ніж в чистій системі ALOHA. Для дискретної системи ALOHA в оптимальній ситуації 37 % інтервалів будуть порожніми 37 % - з успішно переданими кадрами і 26 % - з кадрами, що зіткнулися. При збільшенні кількості спроб передачі в одиницю часу G кількість порожніх інтервалів зменшується, але збільшується кількість конфліктних інтервалів. Щоб побачити, наскільки швидко росте кількість конфліктних інтервалів, розглянемо передачу тестового кадру. Вірогідність того, що він уникне зіткнення, рівна е~с. Фактично, це вірогідність того, що все інші користувачі мовчатимуть протягом даного тактового інтервалу. Таким чином, вірогідність зіткнення рівна 1 - e~g. Вірогідність передачі кадру рівно за tо спроб (тобто після tо - 1 зіткнення, за якими іде успішна передача), рівна:
Очікуване число спроб передачі для одного кадру рівне:
КР.КС-92.00.00.000 ПЗ | Арк.
13
Зм. | Арк. | № докум | Підпис | Дата
Протокол CSMA з виявленням конфліктів
Наполегливий і ненаполегливий протоколи CSMA, поза сумнівом, є покращенням системи ALOHA, оскільки вони гарантують, що ніяка станція не почне передачу, якщо вона визначить, що канал вже зайнятий. Ще одним кроком вперед є припинення станцією передачі, якщо з'ясовується, що відбувся конфлікт. Іншими словами, якщо дві станції, виявивши, що канал вільний одночасно почали передачу, вони практично негайно виявляють зіткнення. Замість того щоб намагатися продовжувати передачу своїх кадрів які все одно вже не можуть бути прийняті одержувачами, їм слідує припинити передачу. Таким чином економиться час і поліпшується ефективність каналу. Такий протокол, званий Csma/cd (Carrier-sense Multiple Access with Collision Detection - множинний доступ з контролем тієї, що несе і виявленням конфліктів), широко застосовується в локальних мережах в підрівні MAC. Зокрема, він є основою надзвичайно популярних ЛВС Ethernet, тому ми приділимо якийсь час більш менш докладному розгляду Csma/cd.
У протоколі Csma/cd, так само як і в багатьох інших протоколах локальних мереж, застосовується концептуальна модель, показана на мал. 4.5. У момент часу tq одна із станцій закінчила передачу кадру. Вся решта станцй, готові до передачі, тепер можуть спробувати передати своїх кадрів. Якщо дві або більш за станції одночасно почнуть передачу, то відбудеться зіткнення. Зіткнення можуть бути виявлені по потужності або тривалості імпульса сигналу, що приймається, порівняно з передаваним сигналом. Виявивши колізію, станція припиняє передачу, чекає випадковий період часу, після чого намагається знову за умови, що до цього моменту не почала передачу інша станція. Таким чином, наша модель протоколу Csma/cd складатися з чергування періодів конкуренції і передачі, а також періодів простою каналу (коли всі станції мовчать)
КР.КС-92.00.00.000 ПЗ | Арк.
14
Зм. | Арк. | № докум | Підпис | Дата
Мал. 4.5. Протокол Csma/cd може знаходитися в одному з трьох станів: конкуренція передачі і простою
Слід зазначити, що виявлення зіткнення є аналоговим процессом. Апаратура станції повинна