интенсивность потока запросов (чтобы она не превышала 0,5 пакета на окно), за счет увеличения задержки на повторную передачу пакета. Более детально устойчивость систем со свободным доступом обсуждается ниже.

Таким образом, СДПС приводит к значительней потере пропускной способности канала. Однако этот способ прост в реализации, поскольку обнаружение столкновений и формирование случайной задержки на повторную передачу обеспечивается весьма простыми средствами. Простота реализации приводит к повышению надежности адаптеров, а, следовательно, и моноканала в целом. Существенный недостаток способа - возможность потери устойчивости из-за пульсаций потока запросов на передачу пакетов.

Устойчивость моноканала со свободным доступом. При свободном доступе к каналу зависимость числа пакетов, ожидающих передачи, от скорости передачи пакетов по каналу и средней задержки повторной передачи имеет вид, представленный на рис. 6.11. Скорость передачи пакетов ограничена предельным значением (для СДПС - значением 0,184 пакета на окно). При фиксированной задержке повторной передачи увеличение интенсивности поступления пакетов приводит к увеличению пропускной способности канала. При этом число пакетов т, ожидающих передачи, в том числе и повторной, оказывается незначительным и задержка доставки пакетов также невелика. Однако если в не который момент времени скорость поступления пакетов превысит предельную пропускную способность, канал переходит в режим, при котором число пакетов т, ожидающих передачи, и, следовательно, задержка передачи пакетов принимает большие значения. В этом режиме из-за большого числа пакетов, ожидающих пере дачи, увеличивается вероятность

U

Рис. 6.11. Число пакетов в очереди на передачуРис. 6.12. Задержка передачи пакетов при

ССДПС

Основываясь на представленной зависимости m = f(S,тн), оценим эффект от

пульсации потока запросов на передачу пакетов. Пусть к каналу подключено М систем, из которых пакеты на передачу поступают с интенсивностью S*. При этом каждая система порождает новый пакет с вероятностью а = S* / M. Нагрузку на канал в произвольный момент времени t будем характеризовать вектором [m (t), s (t)], где m(t) - число пакетов

(систем), ожидающих повторной передачи, и s(t)-скорость поступления новых пакетов, которую будем характеризовать числом пакетов, поступающих для передачи в течение окна.

Нагрузка на канал [m(t),s(t)] = [m,(M - m)а], где (M - m)а - число новых пакетов, порождаемых (M - m) системами, каждая из которых в течение окна может получить пакет

с вероятностью а. С увеличением числа пакетов m, ожидающих передачи, скорость поступления новых пакетов s (t) линейно уменьшается, поскольку число систем конечно.

Линия m = M - S/а, изображенная на рис. 6.11 штрихами, называется линией нагрузки канала. Если в момент времени t скорость поступления новых пакетов s(t)=S*, то нагрузка

канала [m(t),s(t)] = [0,S*/cr] = [0,M]. Если же скорость поступления пакетов упала до

нуля, то нагрузка [m (t), s (t)] = [M, 0]. Пульсация потока пакетов, поступающих в

моноканал для передачи, может интерпретироваться перемещением точки (т, S) по линии нагрузки. Точка пересечения линии нагрузки с кривой m = f (S, тн) называется рабочей

m = f (S ,тн )

хотя бы в одной точке, и неустойчив, если они не соприкасаются. Устойчивый режим характеризуется тем, что увеличение числа пакетов, ожидающих передачи, сопровождается увеличением пропускной способности канала, за счет чего очередь будет «рассасываться». При неустойчивом режиме увеличение числа пакетов в очереди на передачу сопровождается снижением пропускной способности канала, в результате чего канал переходит в нерабочее состояние, при котором все М систем хранят пакеты для передачи и из-за столкновений ни один пакет не может быть передан. Из этого состояния сеть может быть выведена только путем внешнего вмешательства.

Из рис. 6.11 видно, что устойчивость канала обеспечивается за счет согласования интенсивности потока пакетов S*, генерируемого системами, с предельной пропускной способностью канала, а также за счет выбора времени задержки повторной передачи. Интенсивность потока пакетов S* должна быть меньше предельной пропускной способности канала, и чем она меньше, тем меньше вероятность потери устойчивости при пульсации нагрузки. Среднюю задержку на повторную передачу следует увеличивать, в результате чего снизится интенсивность повторных передач пакетов при столкновениях.

Синхронный свободный доступ с проверкой столкновений (ССДПС). Способ ССДПС применяется в основном в магистральных структурах. Для уменьшения периода уязвимости работа систем синхронизируется - все системы начинают передачу в один и тот же момент времени. Период синхронизации равен длительности окна Т, используемого для передачи одного пакета. В результате синхронизации период уязвимости уменьшается до одного окна. Если две и более системы начинают передавать пакеты и одном окне, происходит столкновение пакетов, свидетельствующее о невозможности передачи пакетов в текущем окне. После этого каждая система случайным образом вырабатывает задержку тн = 1,...,. Система повторно передает пакет в окне, следующем через (тн - 1) окон за

текущим. Если вновь происходит столкновение пакетов, передача задерживается на тн окон и процесс продолжается до выполнения передачи без столкновения.

Для ССДПС скорость передачи пакетов по Моноканалу при бесконечном числе систем

а при числе систем М

S = Ge G(6.7)

S = G(1-G/Mf-1

Зависимость (6.7) представлена на рис. 6.10 кривой ССДПС. Максимальная скорость передачи пакетов достигается при G = 1 запрос на окно и составляет

S = 1/e « 0,368 пакета на окно. (6.9)

Таким образом, при ССДПС пропускная способность моноканала увеличивается в 2 раза по сравнению с СДПС, но составляет менее 37 % пропускной способности физического канала. Средняя задержка передачи пакета определяется по формулам (6.4), (6.5), причем нормированная средняя задержка повторной передачи ТП = ттах /2 . Зависимость задержки от скорости передачи пакетов по моноканалу представлена на рис. 6.12.

При ССДПС существенно повышается по сравнению с СДПС пропускная способность моноканала, но требуются генератор синхронизирующих сигналов и линии для их передачи, в результате чего увеличиваются затраты, оборудования и снижается надежность моноканала.

Свободный доступ с проверкой несущей (СДПН). Система, имеющая пакет для передачи, перед тем как начать передачу, проверяет состояние моноканала - наличие в нем сигналов, используемых для передачи данных (сигналы несущей частоты, потенциальные или импульсные). Операция проверки состояния канала называется проверкой несущей. Если канал свободен, адаптер системы начинает передачу пакета. Если канал занят, передача откладывается, на время со средним значением, например, Т/2, где Т- время передачи пакета по моноканалу. За счет проверки несущей вероятность столкновений существенно уменьшается (поскольку происходят они только в том случае, если две системы начинают передачу практически одновременно). В результате этого увеличивается степень использования пропускной способности канала, т. е. скорость передачи данных.

Скорость передачи данных при СДПН оценивается следующим образом. Предположим, что для всех пар систем сети время распространения сигнала одинаково и равно а. Это время влияет на вероятность столкновения пакетов. Если одна система начинает передачу в момент времени t, а другая система в момент времени t + L, где L < a, происходит столкновение пакетов, поскольку в течение времени, а после начала передачи занятый канал воспринимается: любой системой как свободный. Вероятность того, что ни одна система не начнет передачу в течение интервала а, равна

e~aG, где а = a / T - нормированное время распространения сигнала по моноканалу. Скорость передачи по моноканалу

Gie~aG

S = , ч-г(6.10)

G (1 + 2а) + e-aG У

При а -» 0

lim S = --(6.11)

со-0 g +1