мі. На щастя, всі поля Турі, що використалися до 1997 року, мали значення

більше 1500. Відповідно, будь-які номери, менші або рівніші 1500, можна

було без сумнівів інтерпретувати як Length, а що перевищують 1500 - як

Турі. Тепер IEEE може говорити, що всі використовують запропонований їм стан¬

дарт, і при цьому всі користувачі і виробники можуть безсоромно

продовжувати працювати точно так, як і раніше.

Алгоритм двійкового експоненціального відкоту

Розглянемо, як здійснюється рандомізація періоду очікування після столк¬

новенія. Модель представлена на мал. 4.5. Після виникнення колізії час

Ділиться на дискретні інтервали, тривалість яких рівна максимальному

часу кругового звернення сигналу (тобто його проходження по кабелю в пря¬

мом і зворотному напрямах), 2т. Для задоволення потреб Ethernet

при максимальному розмірі мережі необхідно, щоб один інтервал складав

512 бітових інтервалів, або 51,2 мкс.

Після першого зіткнення кожна станція чекає або 0 або 1 інтервал, пре¬

жде чим спробувати передавати знову. Якщо дві станції зіткнуться і виберуть

одне і те ж псевдовипадкове число, то вони зіткнуться знову. Після другого

зіткнення кожна станція вибирає випадковим чином 0, 1, 2 або 3 інтер¬

валу з набору і чекає знову. При третьому зіткненні (вірогідність такого со¬

буття після подвійного зіткнення рівна '/4) інтервали вибиратимуться

у діапазоні від 0 до 23 - 1.

У загальному випадку після i зіткнень випадковий номер вибирається в діапа¬

зоні від 0 до 2' - 1, і це кількість інтервалів станція пропускає. Проте по¬

сле 10 зіткнень підряд інтервал рандомізації фіксується на відмітці

1023. Після 16 зіткнень підряд контроллер визнає своя поразка і воз¬

обертає комп'ютеру помилку. Подальшим відновленням займаються більш

високі рівні.

Цей алгоритм, званий двійковим експоненціальним алгоритмом отка¬

та, був вибраний для динамічного обліку кількості станцій, осу¬, що намагаються

ществіть передачу. Якщо вибрати інтервал рандомізації рівним 1023, то веро¬

ятность повторного зіткнення нехтуватиме мала, проте середнє

час очікування складе сотні тактів, внаслідок чого середній час задерж¬

ки буде дуже велике. З іншого боку, якщо кожна станція буде вибі¬

рать час очікування всього з двох варіантів, 0 і 1, то у разі зіткнення

сотні станцій вони продовжуватимуть стикатися знову і знову доти, по¬

но 99 з них не виберуть 1, а одна станція - 0. Такої події можна буде

чекати роками. Експоненціально збільшуючи інтервал рандомізації по мірі

виникнення повторних зіткнень, алгоритм забезпечує невелике вре¬

мя затримки при зіткненні невеликої кількості станцій і одночасно

гарантує, що при зіткненні великого числа станцій конфлікт буде

дозволений за розумний час.

Як випливає з приведеного опису, в системі Csma/cd немає подтвер¬

жденій. Оскільки проста відсутність зіткнень ще не гарантує, що

біти не були спотворені сплесками шуму в кабелі, для надійного зв'язку необхо¬

дімо перевіряти контрольну суму і, якщо вона правильна, посилати отправі¬

телю кадр підтвердження. З погляду протоколу це буде ще один обич¬

ний кадр, якому так само доведеться боротися за канал, як і інформаційному

кадру. Проте нескладна модифікація алгоритму боротьби за канал дозволить ус¬

корити пересилкуподтвержденія успішного прийому кадру (Tokoro and Tamaru

1977). Все, що для цього потрібний, - зарезервувати перший тимчасовою інтер¬

вал після успішної передачі кадру за тією, що отримала цей кадр станцією. До сожа¬

ленію, стандарт не передбачає такої можливості.

Продуктивність мережі стандарту 802.3

Оцінимо продуктивність Ethernet в умовах великого постійного завантаження

тобто коли до станцій постійно готові до передачі. Строгий аналіз алгоритму

двійкового експоненціального відкоту досить складний. Замість цього ми после-

дмемо за міркуваннями Меткалфа (Metcalfe) і Боггса (Boggs) (1976) і предпо¬

ложім, що вірогідність повторної передачі в кожному інтервалі часу посто¬

янна. Якщо кожна станція передає протягом одного інтервалу часу з веро¬

ятностью р, то вірогідність того, що якій-небудь станції вдасться заволодіти

каналом, рівна

A = kp(l-py-1. (4.5)

Значення А буде максимальним, коли р = l/k. При до, прагнучому до бесько¬

нечності, А прагнутиме до 1/е. Вірогідність того, що період змагання

за канал складатиметься рівно з j інтервалів, буде рівна з, отже

середнє число інтервалів боротьби за канал буде рівне

5>(1-лу-'=4.

Оскільки тривалість кожного інтервалу часу рівна 2т, середня продол¬

жітельность періоду боротьби складатиме w = 2i/a. При оптимальному зна¬

ченії вірогідність р середня кількість інтервалів за період боротьби ніколи

не перевершуватиме е, таким чином, середня тривалість періоду

боротьби буде рівна 2хе » 5,4т.

Якщо середній час передачі кадру складає Р секунд, то ефективність

каналу при його сильній завантаженості буде рівна

р

Ефективність каналу = . (4.6)

4rv Р + 2т/а V '

У цій формулі ми бачимо, як максимальна довжина кабелю впливає на проїз¬

водітельность, і стає очевидним недолік топології мережі, показаної

на мал. 4.14, а. Чим довше кабель, тим більше довгим стає період боротьби

за канал. З цих міркувань стає зрозуміло, чому стандарт Ethernet

накладає обмеження на максимальну відстань між станціями.

Корисне переформуліровать рівняння (4.6) в термінах довжини кадру F, про¬

пуськной здібності мережі В, довжини кабелю L і швидкості розповсюдження сигна¬

ла з для оптимального випадку: е інтервалів зіткнень на кадр. При Р = F/b

рівняння (4.6) прийме вигляд

Ефективність каналу = . (4.7)

W l + 2ble/cf

Якщо другий доданок дільника великий, ефективність мережі буде низькою.

Зокрема, збільшення пропускної спроможності або розмірів мережі (проїзве¬

деніє BL) зменшить ефективність при заданому розмірі кадру. На жаль

основні дослідження в області мережевого устаткування націлені саме на

збільшення цього твору. Користувачі хочуть великої швидкості при

великих відстанях (що забезпечують, наприклад, оптоволоконні региональ¬

ниє мережі), отже, для даних застосувань стандарт Ethernet буде не

кращим рішенням.

На мал. 4.18 показана залежність ефективності каналу від числа готових

станцій для 2т = 51,2 мкс і швидкості передачі даних, рівної 10 Мбіт/с. Для

розрахунків використовується рівняння (4.7). При 64-байтном тимчасовому інтервалі

64-байтниє кадри виявляються неефективними, і це недивно. З дру¬

ой сторони, якщо