3.3.3. Управление обменом в сети с топологией кольцо
Кольцевая топология имеет свои особенности при выборе метода управления
обменом. В этом случае важно то, что любой пакет, посланный по кольцу,
последовательно пройдя всех абонентов, через некоторое время возвратится в ту же
точку, к тому же абоненту (так как топология замкнутая), то есть нет
одновременного распространения сигнала в две стороны, как в топологии «шина».
Отметим, что сети с топологией «кольцо» бывают однонаправленными и
двунаправленными. Мы будем здесь рассматривать только однонаправленные, как
более распространенные.
Рис. 3.9. Маркерный метод управления обменом
(СМ-свободный маркер, ЗМ— занятый маркер, МП— занятый маркер с
подтверждением, ПД—пакет данных)
В принципе, в сети с топологией «кольцо» можно использовать различные
централизованные методы управления (как в звезде), можно применять также методы
случайного доступа (как в шине), но чаще выбирают все-таки специфические методы
управления, в наибольшей степени соответствующие именно особенностям кольца.
Наиболее популярны в этом случае маркерные (эстафетные) методы управления, то
есть те, которые используют маркер (эстафету) - небольшой управляющий пакет
специального вида. Именно эстафетная передача маркера по кольцу позволяет
передавать право на захват сети от одного абонента к другому. Маркерные методы
относятся к децентрализованным и детерминированным методам управления обменом в
сети. В них нет явно выраженного центра, но существует четкая система
приоритетов, и потому не бывает конфликтов.
Рассмотрим работу маркерного метода управления в сети с топологией кольцо
(рис. 3.9).
По кольцу непрерывно ходит специальный пакет, маркер, предоставляющий
абонентам право передавать свой пакет. Алгоритм действий абонентов включает в
себя следующее:
- Абонент 1, желающий передать свой пакет, должен дождаться прихода к нему
свободного маркера. Затем он присоединяет к маркеру свой пакет, помечает маркер
как занятый и отправляет эту посылку следующему по кольцу абоненту.
- Все остальные абоненты (2, 3, 4), получив маркер с присоединенным пакетом,
проверяют, им ли адресован пакет. Если пакет адресован не им, то они передают
полученную посылку (маркер + пакет) дальше по кольцу.
- Если какой-то абонент (в нашем случае это будет абонент 3) распознает пакет
как адресованный ему, то он принимает этот пакет, устанавливает в маркере бит
подтверждения приема и передает посылку (маркер + пакет) дальше по кольцу.
- Передававший абонент 1 получает свою посылку, прошедшую по всему кольцу,
обратно, помечает маркер как свободный, удаляет из сети свой пакет и посылает
свободный маркер дальше по кольцу. Абонент, желающий передавать, ждет этого
маркера, и все повторяется снова.
Приоритет при данном методе управления получается географический, то есть
право передачи после освобождения сети переходит к следующе- „ му по направлению
кольца абоненту от последнего передававшего абонента. Но эта система приоритетов
работает только при большой интенсивности обмена. При малой интенсивности обмена
все абоненты равноправны, и время доступа к сети каждого из них определяется
только положением маркера в момент возникновения заявки на передачу.
В чем-то рассматриваемый метод похож на метод опроса (централизованный), хотя
явно выделенного центра здесь не существует. Однако некоторый центр обычно
все-таки должен присутствовать: один из абонентов (или специальное устройство)
должен следить, чтобы маркер не потерялся в процессе прохождения по кольцу
(например, из-за действия помех или сбоя в работе какого-то абонента). В
противном случае механизм доступа работать не будет. Следовательно, надежность
управления в данном случае снижается (выход центра из строя приводит к полной
дезорганизации обмена), поэтому обычно применяются специальные средства для
повышения надежности, восстановления центра контроля за маркером.
Основное преимущество данного метода перед CSMA/CD состоит в том, что здесь
гарантирована величина времени доступа. Его величина составит (N - 1) t , где N
- полное число абонентов в сети, tnK — время прохождения пакета по кольцу.
Вообще маркерный метод управления обменом гораздо эффективнее случайных методов
при большой интенсивности обмена в сети (при загруженности более 30-40%). Он
позволяет сети работать с большей нагрузкой, которая теоретически может
приближаться к 100%.
Метод маркерного доступа может использоваться не только в кольце (например, в
сети IBM Token Ring или FDDI), но и в шине (например, сеть Arcnet-BUS), и в
пассивной звезде (например, сеть Arcnet-STAR). В этих случаях реализуется не
физическое, а логическое кольцо, то есть все абоненты последовательно передают
друг другу маркер, и эта цепочка передачи маркеров замкнута в кольцо. При этом
совмещаются достоинства физической топологии «шина» и маркерного метода
управления.
|