
Телекомунікаційні системи та мережі. Том 1. Структура й основні функції. / Зміст / Розділ 6. Методи доступу / Тема 6.2. Методи вирішення конфліктів в алгоритмах доступу
- Розділ 1. Основи побудови телекомунікаційних систем
- Тема 1.1. Місце систем телекомунікацій в інформаційній інфраструктурі сучасного суспільства
- Тема 1.2. Загальна архітектура й завдання телекомунікаційних систем
- Тема 1.3. Класифікація мереж, клієнтів, операторів і послуг зв’язку
- Тема 1.4. Стисла характеристика існуючих телекомунікаційних технологій
- Тема 1.5. Вимоги до сучасних і перспективних ТКС
- Тема 1.6. Контрольні запитання та завдання
- Розділ 2. Мережі зв’язку наступного покоління: архітектура, основні характеристики й послуги
- Тема 2.1. Визначення й характеристика основних можливостей NGN
- Тема 2.2. Інфокомунікаційні послуги. Особливості послуг зв’язку наступного покоління
- Тема 2.3. Багаторівнева архітектура й функціональний склад NGN
- Тема 2.4. Перспективи концепції NGN
- Тема 2.5. Контрольні запитання та завдання
- Розділ 3. Стандартизація мережних протоколів і телекомунікаційного обладнання
- Тема 3.1. Відкриті системи та їх взаємодія
- Тема 3.2. Основні організації зі стандартизації мережевих рішень
- Тема 3.3. Еталонна модель взаємодії відкритих систем
- 3.3.1. Багаторівневий підхід і декомпозиція задачі мережної взаємодії
- 3.3.2. Інтерфейс, протокол, стек протоколів
- 3.3.3. Загальна характеристика моделі OSI
- 3.3.4. Фізичний рівень. Функції й приклади протоколів
- 3.3.5. Канальний рівень. Функції та приклади протоколів
- 3.3.6. Мережний рівень. Функції та приклади протоколів
- 3.3.7. Транспортний рівень. Функції та приклади протоколів
- 3.3.8. Сеансовий рівень. Функції та приклади протоколів
- 3.3.9. Представницький рівень. Функції та приклади протоколів
- 3.3.10. Прикладний рівень. Функції та приклади протоколів
- 3.3.11. Поділ ЕМВВС на мережонезалежні і мережозалежні рівні
- Тема 3.4. Стандартні стеки мережних протоколів
- 3.4.1. Стек протоколів OSI
- 3.4.2. Стек протоколів TCP/IP
- 3.4.3. Стек протоколів IPX/SPX
- 3.4.4. Стек протоколів NetBIOS/SMB
- 3.4.5. Стек протоколів технології Х.25
- 3.4.6. Стек протоколів технології Frame Relay
- 3.4.7. Стек протоколів технологій B-ISDN та АТМ
- 3.4.8. Сімейство протоколів DECnet
- 3.4.9. Мережна модель DoD
- 3.4.10. Зв’язок стандартів IEEE 802 з моделлю OSI
- 3.4.11. Стек протоколів мереж наступного покоління
- Тема 3.5. Стандартизація мережного обладнання
- Тема 3.6. Контрольні запитання та завдання
- Розділ 4. Лінії зв’язку
- Тема 4.1. Фізичні параметри середовищ поширення електромагнітних хвиль
- Тема 4.2. Загальні відомості про лінії зв’язку
- Тема 4.3. Основні властивості кабельних ліній зв’язку
- Тема 4.4. Металеві лінії зв’язку
- Тема 4.5. Теорія волоконних світловодів
- Тема 4.6. Властивості неоднорідних ліній
- Тема 4.7. Конструкції кабелів зв’язку
- Тема 4.8. Електромагнітні впливи в лініях зв’язку
- Тема 4.9. Структуровані кабельні системи
- Тема 4.10. Атмосферний лазерний зв’язок
- Тема 4.11. Особливості радіоліній, радіорелейних і супутникових ліній зв’язку
- 4.11.1. Загальні принципи побудови радіоліній зв’язку
- 4.11.2. Поширення радіохвиль у радіолініях зв’язку
- 4.11.3. Особливості поширення радіохвиль у радіорелейних лініях зв’язку
- 4.11.4. Особливості поширення радіохвиль у супутникових лініях зв’язку
- 4.11.5. Особливості побудови радіоліній зв’язку
- 4.11.6. Загальні характеристики побудови супутникових ліній зв’язку
- 4.11.7. Зони бачення для ССЗ
- 4.11.8. Статистична структура сигналів СЛЗ
- 4.11.9. Основні складові систем супутникового зв’язку
- 4.11.10. Методи організації супутникового зв’язку
- 4.11.11. Обґрунтування щодо вибору параметрів апаратури при проектуванні радіорелейних ліній
- 4.11.12. Вибір енергетичних характеристик радіорелейних ліній
- 4.11.13. Стійкість функціонування радіорелейних ліній
- Тема 4.12. Контрольні запитання та завдання
- Розділ 5. Способи формування групових сигналів
- Тема 5.1. Стисла характеристика способів формування групових сигналів
- Тема 5.2. Способи формування аналогових групових сигналів
- Тема 5.3. Способи формування цифрових групових сигналів
- Тема 5.4. Об’єднання синхронних цифрових потоків
- Тема 5.5. Об’єднання асинхронних цифрових потоків
- Тема 5.6. Об’єднання низькошвидкісних потоків
- Тема 5.7. Кодове ущільнення сигналів
- Тема 5.8. Види сигналів у системах з кодовим поділом
- Тема 5.9. Технологія спектрального ущільнення
- Тема 5.10. Формування групового сигналу з використанням IP-технологій
- Тема 5.11. Контрольні запитання та завдання
- Розділ 7. Методи розподілу інформації
- Тема 7.1. Загальні положення
- Тема 7.2. Системи розподілу в мережах наступного покоління
- Тема 7.3. Системи комутації каналів
- 7.3.1. Вимоги до систем комутації ISDN
- 7.3.2. Структура вузла комутації каналів ISDN
- 7.3.3. Принцип роботи цифрового комутаційного поля типа ПВП
- 7.3.4. Загальні вимоги до комутаційних систем у Ш-ЦМІО
- 7.3.5. Вибір комутаційної технології для Ш-ЦМІО
- 7.3.6. Системи комутації для АТМ
- 7.3.7. Архітектура й характеристики комутаційних систем на базі швидкої комутації пакетів (ШКП)
- Тема 7.4. Комутаційні системи в NGN
- Тема 7.5. Системи комутації Ш-ЦМІО на базі асинхронного режиму доставки (АТМ)
- Тема 7.6. Пропускна здатність систем розподілу інформації
- 7.6.1. Основні положення пропускної здатності систем розподілу інформації
- 7.6.2. Пропускна здатність повнодоступного пучка із втратами найпростішого потоку викликів
- 7.6.3. Пропускна здатність повнодоступного пучка із втратами примітивного потоку викликів (потоку ВОКД)
- 7.6.4. Розрахунок імовірності умовних втрат і середнього часу очікування при випадковій тривалості обслуговування
- 7.6.5. Потік з повторними викликами
- Тема 7.7. Способи розподілу навантаження в мережах зв’язку
- Тема 7.8. Контрольні запитання та завдання
- Розділ 8. Системи синхронізації
- Тема 8.1. Види синхронізації, їхня роль, місце й завдання у сучасних цифрових системах зв’язку
- Тема 8.2. Фазова (частотна) синхронізація
- Тема 8.3. Тактова (символьна) синхронізація
- Тема 8.4. Джитер і вандер цифрових сигналів
- Тема 8.5. Циклова (кадрова) синхронізація
- Тема 8.6. Мережна синхронізація цифрового зв’язку
- Тема 8.7. Контрольні запитання та завдання
- Розділ 9. Системи сигналізації
- Тема 9.1. Види і склад сигналів
- Тема 9.2. Класифікація протоколів сигналізації
- Тема 9.3. Внутрішньосистемна сигналізація в ЦСК
- Тема 9.4. Особливості сигналізації в стиках V.5
- Тема 9.5. Абонентська сигналізація
- Тема 9.6. Обладнання сигналізації сучасних ЦСК
- Тема 9.7. Специфічні особливості українських систем сигналізації
- Тема 9.8. Методологія специфікації та опису систем сигналізації
- Тема 9.9. Цифрова багаточастотна сигналізація R2D
- Тема 9.10. Загальноканальна система сигналізації № 7
- Тема 9.11. Сигналізація DSS1
- Тема 9.12. Сигналізація на корпоративних мережах
- Тема 9.13. Сигналізація на мережах з комутацією пакетів
- Тема 9.14. Сигналізація на мережі B-ISDN/ATM
- Тема 9.15. Сигналізація в мережі ІР-телефонії
- Тема 9.16. Контрольні запитання та завдання
- Розділ 10. Технології та протоколи управління в ТКС
- Тема 10.1. Зміст задач управління в мережах наступного покоління
- Тема 10.2. Підсистема управління послугами
- Тема 10.3. Підсистема контролю й управління мережею
- Тема 10.4. Підсистема мережного управління на рівнях транспорту й доступу
- 10.4.1. Базова архітектура управління на рівнях транспорту й доступу ТКС
- 10.4.2. Класифікація й маркування пакетів трафіка
- 10.4.3. Управління інтенсивністю трафіка
- 10.4.4. Управління чергами на мережних вузлах
- 10.4.5. Маршрутизація: мета, основні задачі й протоколи
- 10.4.6. Сигнальні протоколи резервування мережних ресурсів
- 10.4.7. Функції управління канального рівня щодо забезпечення QoS
- 10.4.8. Рівні якості обслуговування й відповідні їм моделі обслуговування
- Тема 10.5. Перспективи розвитку технологій мережного управління
- Тема 10.6. Контрольні запитання та завдання
- Розділ 11. Конвергенція в телекомунікаційних системах
- Тема 11.1. Конвергенція в ТКС: історія, мета та задачі
- Тема 11.2. Види конвергенції
- Тема 11.3. Приклади рішень щодо конвергенції в системах телекомунікацій
- Тема 11.4. Якість конвергентних послуг
- Тема 11.5. Контрольні запитання та завдання
- Розділ 12. Методи забезпечення інформаційної безпеки об’єктів телекомунікаційної системи
- Тема 12.1. Основні терміни та поняття у сфері інформаційної безпеки
- Тема 12.2. Основні підходи до забезпечення інформаційної безпеки
- Тема 12.3. Криптографічний захист інформації
- Тема 12.4. Використання механізму електронного цифрового підпису
- Тема 12.5. Технічний захист інформації
- Тема 12.6. Контрольні запитання та завдання
- Розділ 13. Електроживлення телекомунікаційних систем зв’язку
- Тема 13.1. Загальні положення
- Тема 13.2. Системи електроживлення підприємств електрозв’язку
- Тема 13.3. Типове обладнання електроустановок підприємств електрозв’язку
- Тема 13.4. Дистанційне електроживлення
- Тема 13.5. Джерела безперебійного живлення (ДБЖ)
- Тема 13.6. Електромагнітна сумісність джерел електроживлення
- Тема 13.7. Перспективи розвитку електроживлення ТКС
- Тема 13.8. Контрольні запитання та завдання
6.2.1. Опис алгоритмів Алоха
Центральною проблемою в задачах доступу за вимогою є вибір методу розв’язання конфліктних ситуацій. Доступ за вимогою, який реалізується децентралізовано, має переваги порівняно з централізованими методами, є більш оперативним, оскільки не пов’язаний з очікуванням дозволу центру, більш гнучким, оскільки розрахований на значно більшу кількість ситуацій і більш раціональним і економічним. В основі більшості алгоритмів доступу за вимогою використовується протокол Алоха (ALOHA), який був розроблений у 1971 р. Гавайським університетом для зв’язку в межах кампусної системи.
Під час використання загального ресурсу декількома користувачами виникають конфліктні ситуації, що призводить до зривів зв’язку. Випадковість часу подачі заявки різними користувачами призводить до виникнення накладок, взаємних завад. Такі конфлікти виникають тоді, коли немає можливості забезпечити ортогоналізацію за методом (6.1.1) або (6.1.2), наприклад у локальних мережах з загальною шиною. Конфліктні ситуації розв’язують багатьма методами. Одним із найпоширеніших є так званий метод «Алоха».
Сутність методу полягає в такому. Кожен з користувачів намагається передати свої сигнали й очікує отримати від свого адресата підтвердження (acknowledgment — АСК) про прийом. Одночасно з цим може виникнути потреба в іншого користувача в передачі сигналів своєму адресату, що призводить до конфлікту і появи похибок. У результаті користувачі отримають негативне підтвердження (negative acknowledgment — NAK).
При виявленні конфлікту абоненти повторно подають заявки, розподіляючи їх випадковим чином у певному інтервалі часу. Для зменшення моментів часу, коли таке зіткнення між сигналами користувачів відбувається, запропоновано технологію доступу лише в певні, дозволені моменти. Така синхронізація подачі заявок спрощує розв’язання конфліктів, а сама технологія називається «Синхронна Алоха» (S-Алоха) на відміну від вище розглянутої простої, яка має назву «Чиста Алоха».
Існує низка модифікацій цих протоколів доступу, один з яких найлегше реалізувати, заснований на використанні чистої Алохи з контролем сигналів інших абонентів. До таких модифікацій слід віднести систему контролю зайнятості мережного середовища. Для цього використовують генерацію пілот-сигналу або носійної частоти, яку випромінює абонент, що намагається передати інформацію. Інші користувачі, що контролюють мережне середовище, відзначають наявність цієї носійної частоти й очікують моменту, коли це середовище звільниться. Така стратегія мінімізує можливість конфлікту. Цей протокол має назву: множинний доступ з контролем носійної частоти і виявленням колізій (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection — CSMA/CD).
Проте і в цьому разі конфлікт також можливий, оскільки можлива ситуація, коли користувачі подають заявку одночасно. В цьому разі обидва одержать відмову у вигляді сигналу NAK. Далі відбудеться повторна спроба доступу. При цьому повтор можливий через часовий інтервал, величина якого у кожного користувача різна і випадкова, що зменшує ймовірність повторного конфлікту. Цей протокол називається множинний доступ з контролем носійної частоти і запобіганням колізій — CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance).
Рис. 6.2.1. Циклограма передачі інформаційних абонентських кадрів при випадковому доступі з перевіркою носійної
На рис. 6.2.1 показано процес доступу в мережу трьох абонентів. Перший абонент, контролюючи канал передачі, у момент t1 прийняв рішення, що середовище вільне, тому він передає свій кадр. Абонент 2 намагається передати свій кадр, але виявив, що середовище зайняте. Тому він вимушений чекати звільнення ресурсу. Після того як перший абонент закінчив передачу, всі користувачі не в змозі відразу почати передачу. Вони повинні витримати технологічну паузу τn. Ця пауза необхідна для запобігання одноосібному захопленню ресурсу середовища одним абонентом. Після закінчення цієї паузи всі абоненти мають право почати передачу своїх кадрів. Через затримку при поширенні сигналу τ = 2tp в каналі не всі абоненти можуть одночасно визначити факт закінчення передачі першим користувачем. З урахуванням цього, за умов часу поширення tp встановлюється технологічна пауза τn. Абонент 2 після закінчення технологічної паузи τn почав передачу свого кадру. При одночасній передачі кадрів абонентами 1 і 3 в момент t2 виник конфлікт. При виявленні цього факту всі абоненти зобов’язані припинити передачу і зробити паузу в перебігу інтервалу, відведеного для розв’язання конфлікту. Після випадкової паузи абонент 1 почав передачу свого кадру.
Синхронна Алоха (S-ALOHA) відрізняється тим, що всім абонентам мережі передаються синхросигнали, а станції абонентів мають починати свої передачі лише в виділені синхронні моменти часу. Розмір пакета, який передається, є фіксованим і не може перевищувати інтервал між сусідніми синхроімпульсами. Ці доповнення забезпечують можливість удвічі зменшити кількість конфліктних ситуацій. Таке зменшення пояснюється тим, що в конфлікті беруть участь лише ті сигнали, які передаються впродовж одного часового інтервалу. Така технологія належить до класу множинного доступу з контролем носійної частоти з виявленням колізій (CSMA/CD).