Метод доступа– набор правил, которые определяют, как компьютер должен отправлять и принимать данные по сетевому кабелю. В сети несколько компьютеров имеют совместный доступ к кабелю. Если два компьютера попытаются передавать данные одновременно, их пакеты столкнуться и возникнет коллизия.
Передача данных по сети включает две задачи:
1. Поместить данные в кабель без столкновения с данными, уже передаваемыми по нему.
2. Принять данные с достаточной степенью уверенности в том, что при передаче они не были повреждены в результате коллизий.
Все сетевые компьютеры должны использовать один и тот же метод доступа, иначе произойдёт сбой, когда отдельные компьютеры, чьи методы будут доминировать, не позволят остальным осуществлять передачу.
Существует три основных метода доступа:
1. Множественный доступ с контролем несущей:
а) с обнаружением коллизий;
б) с предотвращением коллизий
2. Доступ с передачей маркера
3. Доступ по приоритету запроса.
Множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection , CMSA/CD). При этом доступе все компьютеры в сети и клиенты, и серверы прослушивают кабель, стремясь обнаружить передаваемые данные. Если компьютер понимает, что кабель свободен, он может начать передачу данных. Пока кабель не освободится, ни один из сетевых компьютеров не может вести передачу. Если два или более компьютеров попытаются передать данные одновременно, это приведёт к коллизии. Тогда эти компьютеры приостанавливают передачу на случайный интервал времени, затем снова попытаются наладить связь. После каждой коллизии обоим компьютерам приходится вновь устанавливать передачу. Если сеть загружена, повторные попытки могут вновь привести к коллизии, но уже с другим компьютером. Такое лавинообразное нарастание повторных передач может парализовать сеть.
Множественный доступ с контролем несущей и предотвращением коллизий(Carrier Sense Multiple Access With Collision Avoidance, CSMA/CА) менее популярен, т.к. в нем используется широковещательное оповещение всех компьютеров о начале сеанса. Каждый компьютер перед передачей данных сигнализирует о своём намерении. Остальные компьютеры узнают о готовящемся сеансе и могут избежать коллизии, но это увеличивает общий трафик и уменьшает пропускную способность сети.
Доступ с передачей маркера.Суть метода: чтобы послать данные в сеть, компьютер должен сначала дождаться прихода свободного маркера и захватить его, другие компьютеры уже не смогут передавать данные.
Доступ по приоритету запроса разработан для сетей 100VG-AnyLAN со скоростью 100 Мбит/сек и выше. Эти сети состоят из концентраторов и оконечных узлов. Концентраторы управляют доступом к кабелю. Они последовательно опрашивают каждый узел сети и выявляют запросы на передачу. Концентратор должен знать все адреса связи и проверять узлы на работоспособность. Оконечным узлом может быть компьютер, маршрутизатор или мост. В этом методе два компьютера могут конкурировать за право передавать данные. Получив одновременно два запроса, концентратор отдаёт предпочтение запросу с более высоким приоритетом. Если запросы имеют равный приоритет, они будут выполнены в произвольном порядке. В настоящее время архитектура сети не поддерживается.
Передача сигналов
Классификация каналов по способу передачи (рис.2.5):
1. Симплексный канал передаёт трафик в одном направлении;
2. Полудуплексный канал - информация передаётся в двух направлениях попеременно;
3. Дуплексный (полнодуплексный) - информация передаётся в обе стороны одновременно
Рис.2.5. Различные способы передачи
Каналы могут быть многоточечными и двухточечными.
Многоточечные - это шина, двухточечные - это звезда и кольцо. В многоточечном канале используются симплексный или полудуплексный способ, в двухточечном - любые способы.
Для передачи по кабелю кодированных сигналов используют две технологии - немодулированную передачу и модулированную.
Немодулированная система передаёт данные в виде цифровых сигналов. Сигналы представляют собой дискретные, световые или электрические импульсы. При таком способе цифровой сигнал использует всю полосу пропускания кабеля. Полоса пропускания - это разница, между максимальной и минимальной частотой, которая может быть передана по кабелю. Продвигаясь по кабелю, сигнал постепенно затухает и как следствие искажается. Чтобы избежать искажения в немодулированных системах используются повторители.
Модулированныесистемы передают данные в виде аналогового сигнала, использующего некоторую полосу частот. Аналоговые сигналы кодируются (модулируются) электромагнитной или световой волной (несущей). Существует три вида модуляции - амплитудная, частотная и фазовая (и их комбинации). На приемной стороне происходит обратное преобразование аналогового сигнала в дискретный, называемое демодуляцией (удаление несущей и формирование дискретных импульсов). Процесс проиллюстрирован на рис.2.6 (амплитудная модуляция).
Если полоса пропускания достаточна, то по одному кабелю могут одновременно передавать сигналы несколько информационных систем. Например, трансляция кабельного телевидения и передача данных. Каждой системе выделяется часть полосы пропускания. Все устройства, связанные с данной системой должны быть
настроены на работу именно с выделенной частью полосы пропускания. Для устранения затухания в модулированных системах используют усилители. При модулированной передаче устройства имеют раздельные каналы приёма и передачи сигналов. Поэтому здесь возможны два пути решения:
-
разбить полосу пропускания на два канала, использующих разные полосы частот (одна - для приёма, вторая - для передачи);
- использовать два кабеля.
Рис.2.6. Пример амплитудной модуляции дискретного сигнала
Устройство, используемое для приёма и передачи сигнала, называется модем.
Модемы
Модем (МОдулятор-ДЕМодулятор) — устройство прямого (модулятор) и обратного (демодулятор) преобразования сигналов к виду, принятому для использования в определенном канале связи.
Различают аналоговые и цифровые модемы.
Аналоговые модемы.Эти модемы до недавнего времени были самыми распространенными. Первоначально аналоговый модем был предназначен для выполнения следующих функций:
- при передаче для преобразования широкополосных импульсов (цифрового кода) в узкополосные аналоговые сигналы;
- при приеме для фильтрации принятого сигнала от помех и детектирования, то есть обратного преобразования узкополосного аналогового сигнала в цифровой код.
Преобразование, выполняемое при передаче данных, обычно связано с их модуляцией.
Модуляция — это изменение какого-либо параметра сигнала в канале связи (модулируемого сигнала) в соответствии с текущими значениями передаваемых данных (модулирующего сигнала).
Демодуляция — это обратное преобразование модулированного сигнала (возможно, искаженного помехами при прохождении в канале связи) в модулирующий сигнал.
В современных модемах встречаются чаще всего три вида модуляции:
При частотной модуляции в соответствии с текущими значениями модулирующего сигнала (передаваемых данных) изменяется частота физического сигнала (обычно синусоидального) при неизменной его амплитуде. В простейшем случае значениям первого и нулевого битов данных соответствуют два значения частот, например 980 Гц и 1180 Гц, как было принято в одном из первых протоколов V.21 передачи данных. Частотная модуляция весьма помехоустойчива, так как при передаче искажается обычно лишь амплитуда сигнала.
Модемы для цифровых каналов связи. Развивающиеся цифровые технологии передачи данных, обеспечивающие значительно большие скорости передачи и качество связи, предоставляющие пользователям существенно лучший сервис, требуют использования модемов иного класса — цифровых. Цифровые модемы более правильно называть сетевыми адаптерами, поскольку о классической модуляции-демодуляции сигналов в них речи не идет — входной и выходной сигналы такого модема являются импульсными. Для цифровых модемов общепринятых стандартов работы вообще, и стандартов скорости в частности, пока не разработано.
Цифровые модемы выпускаются для работы в конкретных цифровых технологиях: ISDN, HDSL, ADSL, SDSL и т.д. Так, например, модемы для работы в ISDN бывают как внутренними, так и внешними. Внутренние модемы интегрируются на материнскую плату или могут использовать ISA- (устаревшие) и PCI-слоты на материнской плате. Они обеспечивают максимальную скорость 128 Кбит/с. Внешние модемы подключаются к компьютеру по последовательной шине USB и скорость передачи у них ограничивается величиной 115,2 Кбит/с. Имеются комбинированные модемы для работы как по цифровым каналам ISDN, так и по аналоговым каналам (например, модем Courier-1 компании 3Com).
Модемы для работы в сетях xDSL имеют большие скорости, так, ADSL-модемы обеспечивают скорости до 24 Мбит/с при приеме информации и до 1,5 Мбит/с при передаче (стандарт RE-ADSL2+). Максимальная скорость линии зависит от ряда факторов, таких как длина линии, сечение и удельное сопротивление кабеля. Поэтому при работе на больших расстояниях скорость существенно уменьшается.
Выпускаются также:
- кабельные модемы для работы с сетями через коммуникации кабельного телевидения, например. Они обеспечивают скорости передачи данных в среднем до 10 Мбит/с, но сверхскоростной модем UBR 904 компании Cisco позволяет принимать данные со скоростью до 36 Мбит/с и передавать со скоростью до 2 Мбит/с;
- сотовые модемы для работы в системе сотовой телефонной связи. Это обычно PCMCIA-модемы для работы в стандартах GSM, CDMA, NMT, NAMPS и т. д. Первые два стандарта являются цифровыми, а последние — аналоговыми;
- оптоволоконные модемы для работы по волоконно-оптическим каналам связи по протоколам FDDI;
- спутниковые радиомодемы для приема данных через спутник: прием информации осуществляется через спутниковую антенну со скоростями до 400 Кбит/с, а передача возможна только при наличии громоздкого дорогостоящего оборудования. Поэтому обычно для передачи данных используются проводные каналы связи и дополнительный соответствующий модем;
Разрабатываются силовые модемы для работы в сетях через систему электропитания компьютеров.