4.1.1 Детерміновані методи доступу
До детермінованих методів доступу до середовища в першу чергу можна віднести такі методи, як: вставки регістра, тактованого доступу, передачі маркера кільцем, передачі маркера шиною.
Метод вставки регістра – цей метод використовується в кільцевих мережах. Його принцип дії полягає в тому, що коли деяка станція (мережевий адаптер) має в своєму розпорядженні інформацію, яку необхідно відправити, ця інформація міститься в зсувний регістр, який може бути послідовно включений в канал передачі даних. У цьому випадку дані проходитимуть через цей регістр. Регістр послідовно підключається до решти кільця, коли утворюється придатний для цього проміжок між пакетами, що циркулюють по кільцю. Регістр залишається увімкненим у кільце, і всі пакети проходять через нього. Коли пакет, який був вперше переданий станцією, повертається до неї та повністю завантажується в регістр, останній від'єднується від кільця. Станція-приймач пакета має після читання даних виставляти прапор — сигнал того, що дані прийняті.
Принцип роботи регістру дуже простий, проте практично реалізувати цей метод складно, тому що потік даних, що проходять по кільцю, не можна зупиняти, і необхідні висока швидкість, з якою регістр приєднується до кільця та від'єднується від нього, а також високий рівень синхронізації. З метою зменшення вимог до величини пауз між пакетами, що передаються в кільцевій мережі, і до часу приєднання регістра до кільця застосовується варіант вставки регістра, який базується на використанні двох регістрів (одного передачі, іншого прийому). Для збільшення продуктивності кільцевої мережі відомий метод вставки регістра з використанням трьох регістрів: передавального, приймального та буферного. Цей метод дозволяє видалятипакет, що передається у вузлі призначення мережі, не чекаючи його повернення у вузол-відправник. Цей метод застосовувався у ранньому варіанті ЛЗ Cambridge Ring.
Метод тактованого доступу – цей метод використовується в кільцевих мережах. Робота кільця з тактованим доступом не вимагає застосування регістрів, що зсувають, і високошвидкісних електронних перемикачів у станціях, приєднаних до кільця. Один або кілька контейнерних пакетів (або тактів) безперервно циркулюють по кільцю. Їх кількість ніколи не змінюється та визначається тривалістю пакета (такту), загальною довжиною кільця та процедурою початкового запуску кільця. Якщо кільце дуже коротке, то пакети (такти) повинні бути теж короткими, а їх кількість не може бути великою, тому що доведеться вставляти в кільце буфер із затримкою. Це пояснюється тим, що початок пакета може повернутися до відправника раніше, ніж закінчить передачу кінця цього пакета. З цієї причини у багатьох практичних реалізаціях цього методу використовується лише один короткий такт та буфер із затримкою. У момент запуску кільця одна зі станцій формує такт (рис. 4.1) та відправляє його по кільцю. Коли він повертається до відправника, це означає, що кільце замкнуте і можна розпочинати роботу.
Малюнок 4.1 - Структура такту
В одному з різновидів цього методу станції-передавач не потрібно помічати такт прапорцем "порожньо", якщо ця станція має намір використовувати цей такт ще раз. Це може, однак, призвести до того, що якась із станцій утримуватиме такт у себе стільки часу, скільки вона вважає за потрібне. У тих кільцях, де використовується лише один такт, такий стан є, очевидно, неприйнятним. Тому в більшості реалізацій такт звільняється після кожного зробленого ним обороту у кільці. В цьому випадкузалишається можливість по черзі використовувати такт під час передачі його від станції до станції. Якщо станцію-приймач вимкнено і вона не змогла прочитати пакет або знайшла помилку в такті, то станції-передавачу повідомляють про це за допомогою відповідного прапорця у полі підтвердження. Тоді передавач може знову передати той самий пакет, помістивши його в наступному вільному такті. Таким чином, незважаючи на явні втрати часу, так як заповнений такт змушують зробити повний оборот, він використовується як на прямому шляху передачі даних до станції-приймачу, так і на зворотному шляху для підтвердження доставки даних станції-приймачу. Якщо використаний такт не був звільнений станцією-передавачем (наприклад, через збій на цій станції після передачі), то такт із міткою "зайнято" продовжує циркулювати по кільцю. На практиці однієї зі станцій надається право звільняти такти, що проходять через неї у незмінному стані понад один раз. Це завдання покладається на спеціальну станцію, яка відповідає за пуск мережі у роботу та стежить за помилками. Цей метод використаний у комерційній ЛЗ Cambridge Ring.
У разі відсутності спеціальної станції, що стежить за роботою кільця, проблему втрати маркера легко вирішити, дозволивши будь-якій станції створювати новий маркер, якщо протягом деякого довільного проміжку часу ця станція не прийняла такого маркера. При цьому можливе дублювання маркера, якщо якісь дві станції генерують нові маркери одночасно. Однак цього можна уникнути, якщо кожна зі станцій, що генерують маркер, завжди поміщає перед ним контрольний пакет і слідкує за тим, щоб він повернувся першим. Кожен пакет, що з'являється на вході, перевіряється та скидається, якщо він відрізняється від переданого пакета. Якщо дві станції роблять цеодночасно, то вони знищують маркери та пакети один одного. Після довільного проміжку часу у певній точці кільця знову генерується маркер. Якщо кожна зі станцій, яка вже передала пакет, завжди знищуватиме перші пакети, які прийшли до неї по кільцю, доки не дійде до свого пакета, то проблема невіддалених пакетів буде вирішена. Метод передачі маркера дуже ефективний, і до того ж не вимагає такого складного пристрою, що слідкує, як при тактованому доступі. Але для реалізації перемикання регістрів та управління маркером він вимагає значно складнішого програмного забезпечення для кожної зі станцій. Метод передачі маркера кільцем використовується в ЛЗ RingNet.
Передача маркеру по шині. Суть методу полягає в тому, що по шині від одного пристрою до іншого передається маркер (спеціальний пакет з послідовністю бітів, що легко розпізнається) (рис. 4.2).
Контрольна сума (FCS)
Малюнок 4.2 - Кадр типу маркер
Основний принцип маркерного доступу не є складним у реалізації, проте через загрозу втрати маркера у разі додавання або вимкнення пристроїв він значно ускладнюється. Реалізацію можна спростити, якщо покласти одну зі станцій виконання функцій мережевого контролера. Шину із передачею маркера використовує ЛЗ ARCNET.