2.1
Přístupové metody v lokálních sítích
Přístupové metody definují způsob, jak regulovat a řídit přístup jednotlivých stanic ke společně sdílenému přenosovému médiu. Uplatní se vždy, když je právě jeden přenosový kanál sdílen více stanicemi a zároveň neexistuje vzájemná komunikace mezi komunikujícími uzly (kromě sdíleného média). Je zřejmé, že v jeden okamžik může vysílat pouze jedna stanice. V opačném případě dojde ke vzájemnému rušení signálů na mediu a tím i k možné nejednoznačné interpretaci signálu a v něm obsažených dat při příjmu. Tento nežádoucí stav se nazývá kolize.
Obecně lze přístupové metody rozdělit podle způsobu předcházení kolize na metody
  • deterministické,
  • stochastické.
+
1. Rozdělení přístupových metod
Obr. 1. Rozdělení přístupových metod
Deterministické metody jsou charakterizovány řízeným vysíláním, tak aby ke koliznímu stavu nikdy nedošlo. Mohou být řízeny centrálně nebo distribuovaně. Z obrázku je patrno, že v dnešních lokálních sítích založených na technologii Ethernetu se deterministické přístupové metody již nepoužívají.
Na druhé straně stochastické metody spoléhají na to, že kolize sice nastane, avšak podaří se ji nějakým způsobem vyřešit. Typickým představitelem je metoda CSMA, která je implementována v Ethernetu.
2.1.1
Metody CSMA
Náhodný přístup ke sdílenému mediu, jehož představitelem je metoda CSMA (Carrier Sense Multiple Access), je možné považovat za nejjednodušší techniku přístupu; je protipólem přístupu deterministickému. Vychází z přístupové metody ALOHA, navržené pro rádiové sítě, ve kterých však nebylo možné zjistit obsazenost společného komunikačního kanálu před vlastním vysíláním. V lokálních sítích nedochází k takovému zpoždění jako v sítích rádiových a signál je „dokonale“ slyšitelný pro všechny stanice. Informace o obsazenosti společného kanálu podstatně sníží pravděpodobnost kolize. Metoda CSMA, která využívá právě této znalosti, se řadí mezi metody náhodného přístupu s příposlechem nosné na sdíleném mediu.
Stanice, která hodlá vysílat, nejprve testuje stav media. Je-li medium obsazeno, stanice odloží vysílání do okamžiku, než se medium uvolní. Jednotlivé stanice tedy podřizují přístup na kanál pouze svému pozorování a odhadu. Stále však to je metoda stochastická, a tedy kolizím není možné předejít ani zabránit, je-li časový interval mezi zahájením vysílání dvou stanic menší než jistá mez daná konečnou rychlostí šíření signálu v kanále, vzdáleností stanic a rychlostí reakce detekčních obvodů. Vznik kolizí je v sítích se sdíleným mediem běžný jev a neznamená to zásadní snížení výkonu sítě. U naléhající CSMA je navíc při větší zátěži velice nepříjemné, pokud dojde během vysílání rámce více než jeden další požadavek. Potom je výsledkem zase kolize (bezprostředně po uvolnění kanálu). Kolize, které u dlouhých rámců blokují po dlouhou dobu přenosový kanál, snižují dosažitelnou průchodnost.
Zlepšení lze dosáhnout, je-li možno detekovat a předčasně zastavit vysílání. Příslušné metody se označují jako CSMA/CD (Carrier-Sense Multiple Access with Collision Detection). Stanice, která má připravený rámec k vyslání a detekuje klid na sdíleném mediu po definovanou dobu označovanou jako kolizní slot, zahájí vysílání synchronizační posloupnosti a odešle vlastní rámec. Stanice, která chce vysílat, ale indikuje provoz na médiu, musí počkat na uvolnění média a po uplynutí ochranného intervalu (kolizního slotu) může zahájit vysílání.
+
2. Metoda CSMA
Obr. 2. Metoda CSMA
Pokud stanice již vstoupila do kolize a tuto skutečnost rozpoznala, přeruší vysílání rámce, ale ještě před uvolněním média odešle kolizní posloupnost (jam). Tato posloupnost zajistí, že kolizi rozpoznají všechny kolidující stanice. O opakované vysílání se stanice pokusí až po určité, náhodně zvolené době. Náhodná volba odmlky brání periodickému opakování kolize. Pokud by se kolize opakovala a stanice další pokus zahájila po sice náhodně zvolené době, ale se stejnou střední hodnotou prodlevy, mohlo by při větším počtu stanic dojít k situaci, kdy kolize zcela zablokují užitečnou činnost kanálu a síť se z tohoto stavu bez vnějšího zásahu nedostane.
Kromě výše uvedené metody CSMA/CD existují další varianty:
  • CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) – každá stanice nejprve informuje ostatní o úmyslu vysílat, využití ve Wi-Fi,
  • CSMA/DCR (Carrier Sense Multiple Access with Deterministic Resolution Avoidance) – zavedení priorit při zotavení z kolize, používá se např. v automobilovém průmyslu.