Пользовательские даипые начинаются послеэтой предварительной ипс})ормации. Длина поля данных составляет от 46 до 1500 байт, к сообщению короче 46 сайт добавляются нули. Кадр закапчивается 4-байтовой контрольной су.ммой. Мннимдш-ная длина данных в 46 байт была выбрана из тех соображений, чтобы полная длина кадра I-;thernei, начиная с адреса получателя и кончая контрольной сум.мой, насчитывала по крайней мере 64 байта. С учетом начального флага общая длина пакета, таким образо.м, составляет 72 -1526 байт. Под пользовательски.ми данными понттмают-ся данные всех протоколов верхних уровней.

Метод, использоваииый в Ethernet для координации доступа к среде, называется миожестветптым доступо.м с прослутиваиие.м несуптей и обнаружением коллизи;"! {Canier-Sensing Multiple Access/Collision Detection - CSMA/CD). Этот метод позволяет работать без выделенного устройства, управляюптего доступо.м к среде. В соответствии с протоколом CSMA/CD станция, которая собирается начать передачу, должна проверить, что капал свободен - прослушивание иесуптей; если это условнее выполнено, то станция может начать передачу. Поскольку несущую слушают все,п; несколько стаций .могут начать передачу одиовремеипо - миожествениый доступ В последнем случае возникаегг коллизия - наложение сигналов от нескольких передатчиков, которая приводит к их искажению. Поскольку .метод CSMA/CD является широковещательиы.м, т. е. все станции в сег.менте "слышат" все передачи, включая свою собс:твенпую, то передатчик сразу обнаруживает коллизию, так как данные, которые он "сльп-пит" в канале, отличаются от исходных; затем ои прекрантает передачу текущего кадра и иачииает посьглать в канал специальную комбинацию бит, называемую "заторо.м" (jam), чтобы все станции обнаружили коллизию. Для начала HOBOii передачи станция должна снова прослупшвать несуптую, при это.м время прослушивания определяется случайным образом для каждой передачи в рамках некоторого ограничеииого периода. Если кадр ие удается передать в течение опрещелеиного времени, то передача прекращается и информация об это.м передается протоколу верхнего уровня.

/1ругая ситуация, когда устранение ошибки ие включается в протоко.л передачи, а переносится на более высокие уровни, возникает, если контрольная сум.ма, вычисленная приемником, пе совпадает с полученной в кадре. Обычной стратегией является запрос иа повторную передачу только тех кадров, которые оказались поврежден-иы.ми; если такого запроса ист, то по умолчанию принимается, что принятый кадр правильны!!.

Коещенция I-thernet является гибкой и открытой. Денп-;вые компоненты, ьысокис скорости передачи и переход к звездной топологии на витой паре (т. е. исключение Основного недостатка ппнптой топологии, когда обрыв кабеля в одном месте выводиг из строя всю сеть) сделали его стандарто.м де-({)акто для о<})исиых и промьппленныХ ЛВС. Педосггатком сети, основанной иа принципе CSMA/CD, является то. что вероятность коллизий возрастает с ростом числа подключенных устройств и увеличением длины сегмента. 11аряду с вероятностью коллизий возрастает также время, нзрас-ходоваииое на повторные попытки. Fa практике это означает, что не существует верхней границы премени, которое .может потребоваться для доступа к срс;де и ус-нениюй передачи сообщения. Это серьезный ие;достаток для про.мышленных приложений, работаюших в реальном времени, где в некоторых случаях необходи.мо заранее точно знать наихудшие условия.

9.5.5. Маркерная шина (IEEE 802.4)

Локальная сеть с маркерной пшной {Token Bus) описана в спецификации 802.4. Вместе с Ethernet это один из наиболее распространенных типов локальной сети, применяемых в промьпнленности. В рассматриваемой системе все абоненты присоединены к сети с помощыо шины (рис. 9.22). Физической средой, как и для Ethernet, являспся коаксиальный кабель или витая пара, поддерживающие скорость передачи данных в диапазоне 1-10 Мбит/с.

маркер

физическая среда передачи

Рис. 9.22. Принцип работы маркерной шины. Маркер перемещается между станциями A-F. Станция .может начать передачу, только если владеет маркером

В отличие от Ithernet и его .метода случайного доступа, в сети с .маркерной hi иной доступ к сети осуществляется строго детерминированным образом, т. е. только одна станция в данный мо.мент .может начать передачу сообщения. Право на передачу дается маркером {token) - специальной битовой ко.мбинацией, которая последовательно циркулирует .между устройствами. Устройство, получивптее .маркер, имеет право на передачу в течение определенного интервала и затем должно переслать .маркер следующему. Если у устройства нет данных для передачи, оно просто передает маркер дальше. Логически маркер последовательно перемещается по кольцу, хотя физической топологией является шипа.

Устройства, подключенные к маркерной пшне, могут бьггь активными и пассиь-ными. Активные - или ведуП1ие - устройсп-ва обмениваются маркером и могут вести передачу. Пассивные - или ведомые, подчиненные - станции могут посылать сообщения, только если к ним обрап1ается активная станция; их ответ или подтверждение Должны бьггь не.медленны.ми. Активные устройства обычно имеют вычислительные Ресурсы, это могут быть, например, управляющие ЭВМ, контроллеры роботов, про-Тзам.мируемьк-; логические контроллеры и другое с.гюжное оборудование. Пассивные Устройства представляют собой датчики и другое оборудование, расположенное в Пепосредственной близости к <)ИЗическому процессу, которое не должны передавать "нфор.мацию, если об этом не поступасп- непосредственного запроса.

Спецй()икация маркерной пнтпы предусматриваспмеры по управлению сетью, требующие участия всех активных устройств. Новый маркер должен создаваться, когда "Роисходит включение всей систе.%пл, или в случае, когда станция, обладающая .марке-Ром, поврс;дит или уничтожит его. Другие меры по управлению сетью включают изме-ения кон({)И17рации, добавление или удаление станций, выявление и изоляцию поврежденных станций и т. д. Длина временного слота, т. е. промежутка времени, чеиие которого каждому устройству разрешена передача, может регулироваться.

В отличие от Ethernet, в систе.ме с маркерной шиной .можно вычислить наихуд: вре.мя ожидания доступа к среде. Наибольшая задержка складывается из полного ir .мени обращения маркера по кольцу и вре.мени удержания .маркера каждым устр ством, т. е. времени, в течение которого е.му разрешена передача, что соответстг-. .максимальной длине сообщений. Для сокращения иаихудик-;го вре.мени ожидания ( ты должны бьггь коротки.ми. С другой стороны, выделенное для передачи иремя в зу;П)Тате тоже ограничивается, поэтому длинные сообптения должны разделяться части и передаваться в виде отдельных блоков. При сокращении временисго слота., ступ к сети становится бюлее быстры.м, однако общая пропускная способность с снижается. Короткие сообщения проходят быстрее, а более длинные - .ме;длепт так как они передаются по частям. Для достижения .макси.мальиой эффективно при выборе временного слота следует учитывать несколько факторов, в частное число присоединенных станций, тип, частоту и приоритетность передаваемых со- птеиий.

Преимунщство сети с маркерной шиной для приложений с жесткими трегбования-ко времени передачи в то.м, что все пара.метры процесса связи и.меют детерминироз, ный, а не вероятностный характер. По.это.му вре.мя ожидания в наихудшем случае мс-но с высокой точностью определить заранее. Напротив, Ethernet разрентет начать: редачу сразу, как толйко канал свободен, но при .это.м нет гарантии, что .это нроизойдс в нужный .мо.мент, особенно если количество присоединенных устройств велико.

9.5.6. Маркерное кольцо (IEEE 802.5)

Первоначально локальная сеть иа основе маркерного кольца {Token Ring) бы.т разработана корпорацией IBM. Принцип действия .маркерного кольца такой же, как и маркерной ннн-1ы; ра.зличие состоит в то.м, что в данпо.м случае кольцо является;-!: только логическим, но и физически.м (рис. 9.23). Маркер непрерывно циркулируг: по кольцу, каждая станция получает его, регенерирует и снова посылает в лини» Когда станция, и.меющая сообщение для передачи, получает .маркер, она удаляете; из кольца и в течение максимально разрешенного вре.мени перещает свои пакетыдак ных. По истечении этого времени маркер передается следующей станции. Сообш?-ния могут передаваться вместо .маркера (передатчик не отдает .маркер до тех по? пока не закончил передачу) или в.месте с маркером, при этом маркер может иаходит ся как в начале, так и в конце пакета. В спецификации 1Е1:Е.802.5 используется ;жр иироваиная витая пара со скоростью передачи 4 или 16 Мбит/с. Специ({)икация IBJ Token Ring отличается от IEEE 802.5. Она поддерживает больше функций и имес-несколько другой формат кадра.

Каждая станция проверяет поле получателя в поступаюн1Их сообщшшях, Ed сообнтеиие не пре;диазначеио для данной станции, оно передается дальше, иначе задерживается. Способ подтверждения приема сообщения зависит от иснользуе.\н1 протокола. Например, сообшение .может циркулировать по сети до тех нор, покаои не достигнет станции-отправпте;ля, что рассматривается как косветптое нодтверж.1 иие того. Что оно также достигло станции назначения. Для того чтобы обеспеч:; предсказуемое время задержки, протокол доступа к среде определяет макснмалЫ! время циркуляции маркера {token rotation time), т. е. время между дву.мя последов" тельными обнаружениями свободного маркера одной и той же станции. Когда ста" ния в кольце пе включена или ие готова к работе по другой причине, ее вхо;!""