Доступ к линии передачи

Блок CSMA/CD на рис. 3 выполняет прослушивание линии передачи (CS - " Carrier Sense "), чтобы определить ее занятость; обеспечивает доступ многим участникам сети к общей линии передачи (MA - " Multiple Access ") и обнаруживает коллизии в линии (CD - " Collision Detection "). Если при прослушивании линии обнаружено, что она свободна, может начинаться передача данных. Если в то же время передачу начинают и другие устройства в сети, это считается нормальным событием.

а) б)

Рис. 4. Цоколевка разъемов Ethernet-кабеля:

нормального (а) и перекрещивающегося (б)

Если при прослушивании линии устройство обнаруживает, что во время работы его передатчика в линии имеются данные от других устройств (это состояние линии называется коллизией), то передача прекращается и возобновляется по истечении случайного промежутка времени. Коллизии возникают не только при одновременном начале передачи несколькими устройствами, но и в случае, когда в сети имеется большая задержка (например, из-за большой длины кабеля или большого количества повторителей). При наличии задержки возможна ситуация, когда одна станция начала передачу, но данные еще не дошли до другой станции, которая прослушивает линию с целью начать передачу.

Для нормального распознавания коллизии она должна быть обнаружена во время передачи кадра (а не после). Для этого задержка сигнала в сети не должна быть слишком большой. Так, при скорости передачи 100 Мбит/с длина кабеля не должны превышать 100 м и между любыми двумя станциями должно быть не более четырех концентраторов.

Во время передачи данных по линии все устройства сети находятся в режиме приема, но только одно из них, которое узнает в передаваемом кадре свой адрес, принимает данные в буфер и посылает кадр-ответ. После завершения одного акта обмена данными все станции должны выдержать паузу длиной в 9, 6 мкс при скорости передачи 10 Мбит/с и 0, 96 мкс при 100 Мбит/с.

Коллизии и повторные попытки передачи кадра являются причиной того, что время доставки сообщения в сети Ethernet не является детерминированным и его величина резко возрастает с ростом загруженности сети. Причина состоит в том, что при возникновении коллизий загруженность сети возрастает вследствие попыток повторной передачи одних и тех же кадров при возникновении коллизий. Поэтому теоретически возможна ситуация, при которой устройство никогда не получит доступ к сети.

Такое положение явилось основной причиной, по которой сеть Ethernet долгое время не находила применение в промышленной автоматизации. Эту проблему удалось решить с помощью коммутаторов.