Доступ к линии передачи

Блок CSMA/CD на рис. 2.29 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 (напомним, что в RS-485 интерфейсе одновременная передача нескольких устройств является запрещенным режимом и приводит к перегреву выходных каскадов передатчиков).

а)	б)
Рис. 2.30. 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. Коллизиивозникают 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 бать 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.