Кескін екілік экспоненциалды мерзімін ұзартуын есептеу

Ethernet төңіректік желісі бойынша мәліметтерді тарату үшін Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) алгоритмі қолданылады.

Қатынау процедурасы CSMA/CD процедурасының тарату ортасына екі негізгі көзқараспен құрылады:

- тасушы сигналын бақылау (Carrier Sense);

- қақтығысты табу (Collision Detect).

Қақтығыс (collision) – Ethernet желісінде бірнеше жұмыс станцияларының бір уақытты тарату кезінде пайда болатын таратылатын мәліметтердің бұрмалануы.

Қақтығысты табу кезінде жұмыс станциясы мәліметтер кадрын таратуды тоқтатады және арнайы «Jam» сигналын тарата бастайды, ол қабылдаушыға қақтығыс болғанын көрсету үшін қажет. Jam сигналы арнайы кодаланған сәлемдемені білдіреді, ол 32 биттен тұрады. Jam сигналын таратқан соң келесі мәліметтерді тарату тарату алдында жүйеде үзіліс болады. Осы үзілістің ұзаққа соқылуы кідіріс деп аталады (backoff period) және қақтығысқа енген екі жүйе де кездейсоқ санды генератор көмегімен кескін екілік экспоненциалды кідіріс (truncated binary exponential backoff) алгоритмі бойынша өзбетімен есептеулер жүргізіледі. Кездейсоқ кескін периодымен екі жүйеде бірдей болмас үшін және қайтадан бірге таратып, қақтығысқа қайта ұшырамас үшін есепттелінеді.

CSMA/CD әрекетінің прцедурасы келесідей: желіге неғұрлым көп жүйе қосылған болса және неғұрлым мәліметтерді көп тарататын болса, соғұрлым көп қақтығыстарға ұшырайды. Қақтығыстар – Ethernet желіісінің қалыпты жұмыс бөлігі, бірақ ол желіге кедергі жасамайды деген сөз емес. Қақтығыстар мәліметтерді таратуда кідірістерге алып келеді, сондықтан жүйелерге кейбір кадрларды қайтадан жіберу керек болады.

Қақтығыстың пайда болу көз қарасынан ең қолайсыз болып бір станция кадр таратуын аяқтап қойғанда, бірақ таратылған кадр жолдарда сигнал таралуының кідірісі үшін өзінің кадрын жібере бастаған келесі станцияға жетпей қалатын жағдайы табылады. Ол үшін осыған ұқсас жағдайлардан аулақ болу керек, барлық станциялар қақтығыс домені (collision domain) деп аталатын ішінде орналасуы керек.

Қақтығыс домені – төңіректік желі буынының аймағындағы виртуалды облыс. Сигналдардың таралу кідірісі берілген облыс ішіне кіретін кез келген екі станция арасында болады, ол орнатылған қақтығыс доменінің диаметрінің мәнінен аспауы керек.

Қақтығыс доменінің диаметрінің мәні әдетте уақыт бірлігінде анықталады және Ethernet желісінің берілген түрі үшін минималды ұзындығы кадрды таратудағы екі еселенген уақытына сәйкес келеді. Қақтығыс доменінің диаметрі келесі жолмен табылады:

D = 2*<кадрдың минималды ұзындығы>*0.1 мкс = 51.2 мкс

Көрсетілген бастапқы мәліметтерде қақтығыстан кейін кадрды жіберіп көру мәндері берілген. CSMA/CD хаттамасының жұмыс алгоритімін дұрыс түсіну керек және мерзімін ұзарту үшін қажетті жұмыс станциясының күту уақытын есептеу керек.

Коллизияны дұрыс өңдеу үшін барлық станциялар кабельдегі сигналдарды бақылап отырдады. Егер жіберілетін және бақыланатын сигналдар арасында айырмашылық пайда болса, онда коллизия табылған болып табылады. Коллизияны барлық станциялыра жылдамырақ анықтау ықтималдығын арттыру мақсатында, коллизияны тапқан станция өзінің кадрын жіберуді тоқтатады және коллизияны арнайы 32 биттен тұратын (jam-тізбекті)тізбекті желіге жіберу арқылы арттырады.

Осыдан кейін колизияны тапқан станция таратуды тоқтатып қысқа кездейсоқ уақыт интервалында пауза жасауы қажет. Осыдан кейін ғана ол ортаны ұстап алу және кадрды жіберу талпыныстарын жалғастыра алады. Кездейсоқ пауза келесі ереже бойынша алынады:

; (6)

Ethernet технологиясында кейнге қалдыру интервалы 512 битті интервалдар мәніне теңестіріліп алынған. Бұл 100 Мбит/с жылдамдықта 5,12 мкс-ке тең болады. L – [0, 2^N] диапазонынан теңдей ықтималдылықпен кездейсоқ таңдалған бүтін сан, мұнда N — берілген кадрдың қайта жіберу талпынысының номері: 1, 2,..., 10. Бірінші талпыныстан кейін кідіріс болмауы мүмкін, немесе бір не екі кейнге қалдыру интервалына тең болуы мүмкін. Екінші талпыныстан кейін кідіріс болмауы мүмкін, немесе бір, екі, үш, төрт кейнге қалдыру интервалына тең болуы мүмкін. Оныншы талпыныстан кейін кідіріс таңдалатын интервал өзгермейді. Осылайша оныншы талпыныстан кейін кідіріс мәні қабылданатын интервал 0-дан 1024*512=524288 бит-ке дейін болады. Fast Ethernet стандарты үшін бұл 0-ден 5,24 мс-ке дейінгі уақыттық диапазонға тең болады.

Егер 16 талпыныстардан кейін кадрды жіберу коллизияны шақырса, таратқыш талпыныстарды тоқтатып, кадрды лақтырып тастауы қажет. Келтірілген алгоритм кескін екілік экспоненциалды мерзім ұзарту алгоритмі деп аталады.