Очікуване число спроб передачі для одного кадру рівне:

Оскільки число спроб передачі для одного кадру Е експоненціально залежить від кількості спроб передачі в одиницю часу G, невелике збільшення навантаження в каналі може сильно понизити його продуктивність. Дискретна система ALOHA надзвичайно важлива з однієї причини, яка на перший погляд не здається очевидною. Вона з'явилася в 1970-х роках, використовувались в деяких експериментальних системах, потім була майже забута. Коли був винайдений метод доступу в Інтернет по кабельних мережах, знов виникла проблема розподілу єдиного каналу між великим числом конкуруючих абонентів. Тоді з полиць дістали запилені описи дискретної ALOHA. He разів вже було так, що цілком працездатні протоколи і методи виявлялися незатребуваними по політичних причинах (наприклад, коли яка-небудь крупна компанія висловлювала бажання, щоб все на світі використовували виключно її продукцію), проте після багатьох років якась мудра людина згадувала про існування одного стародавнього методу здатного вирішити сучасну проблему. З цієї причини ми вивчимо в цій розділу ряд елегантних протоколів, які зараз широко не використовуються, але запросто можуть виявитися затребуваними в майбутньому - якщо, звичайно, про їх існування знатиме достатню кількість розробників мереж. Ясно, що ми вивчимо і використовувані в даний час протоколи.

Протоколи множинного доступу

з контролем тієї, що несе

У дискретній системі ALOHA максимальний коефіцієнт використання канала, який може бути досягнутий, рівний 1/е. Такий скромний результат не дивовижний, оскільки станції передають дані, коли хочуть, не зважаючи на те що роблять решту станцій. У такій системі неминуче виникає велике кількість колізій. Проте в локальних мережах можна організувати процес таким чином, що станції враховуватимуть поведінку один одного. За рахунок цього можна досягти значення коефіцієнта використання каналу значно

більшого, ніж 1/е. У даному розділі ми розглянемо деякі протоколи, дозволяючі поліпшити продуктивність каналу. Протоколи, в яких станції прослуховують середовище передачі даних і діють відповідно до цього, називаються протоколами з контролем тієї, що несе. Було розроблено багато таких протоколів. Кляйнрок (Kleinrock) і Тобаги (Tobagi) у 1975 році детально досліджували декілька таких протоколів. Далі ми розглянемо декілька версій протоколів з контролем тієї, що несе.

Наполегливий і ненаполегливий CSMA

Перший протокол з опитом що несе, який ми розглянемо, називається 1-наполегливий протокол CSMA (Carrier Sense Multiple Access – множинний доступ з контролем тієї, що несе). Коли у станції з'являються дані для передачі вона спочатку прослуховує канал, перевіряючи, вільний він або зайнятий. Якщо канал зайнятий, тобто по ньому передає яка-небудь інша станція, станція чекає, поки він звільниться. Коли канал звільняється, станція передає кадр. Якщо відбувається зіткнення, станція чекає протягом випадкового інтервалу часу, потім знову прослуховує канал і, якщо він вільний, намагається передати кадр ще раз. Такий протокол називається протоколом CSMA з наполегливістю 1, оскільки станція передає кадр з вірогідністю 1, як тільки виявить, що канал вільний. Затримка розповсюдження сигналу робить сильний вплив на виконання даного протоколу. Існує невелика вірогідність того, що як тільки станція почне передачу, інша станція також виявиться готовою до передачі і опитає канал. Якщо сигнал від першої станції ще не встиг досягти вторий станції, друга станція вирішить, що канал вільний, і також почне передачу

результатом чого буде колізія. Чим більше час розповсюдження сигналу тим вище вірогідність зіткнень і нижче продуктивність протоколу. Навіть при нульовій затримці розповсюдження сигналу все одно будуть зіткненнян. Якщо дві станції прийдуть в стан готовності в той час, коли передаєт якась третя станція, обидві чекатимуть, поки вона не закінчить передачу після чого самі одночасно почнуть передавати, і в результаті відбудеться зіткнення. Якби вони не були такі нетерплячі, кількість зіткнень було б меншим. Проте навіть така система значно краще чистою системи ALOHA, оскільки обидві станції утримуються від передачі, поки передає третя станція. Очевидно, що завдяки цьому продуктивність системи з опитом несе повинна бути вище навіть чим у дискретної системи ALOHA.

Другим протоколом з опитом несе є ненаполегливий протокол CSMA. У даному протоколі зроблена спроба стримати прагнення станцій починати передачу, як тільки звільняється канал. Перш ніж почати передачу, станція опитує канал. Якщо ніхто не передає в даний момент по каналу, станція починає передачу сама. Проте якщо канал зайнятий, станція не чекає звільнення каналу, постійно прослуховуючи його і намагаючись захопити відразу як тільки він звільниться, як в попередньому протоколі. Замість цього станція чекає протягом випадкового інтервалу часу, а потім знову прослуховує лінію. Очевидно, даний алгоритм повинен привести до кращого використання каналу і до великих інтервалів очікування, чим протокол CSMA з наполегливістю 1.

Нарешті, третій протокол, який ми розглянемо, це протокол CSMA з наполегливістю р. Він застосовується в дискретних каналах і працює наступним чином. Коли станція готова передавати, вона опитує канал. Якщо канал вільний, вона з вірогідністю р починає передачу. З вірогідністю q = 1 – р вона відмовляється від передачі і чекає початки наступного