CC BY
13
Сироткин С. Л. Sirotkin S. L.
кандидат технических наук, ведущий инженер-конструктор Научно-конструкторского бюро моделирующих и управляющих систем, ФГАОУ ВО «Южный федеральный
университет», г. Таганрог, Российская Федерация
Коньков А. Н. Konkov А. N.
начальник сектора Научно-конструкторского бюро моделирующих и управляющих систем, ФГАОУ ВО «Южный федеральный
университет», г. Таганрог, Российская Федерация
УДК 681.3
МЕТОДЫ ОБНАРУЖЕНИЯ КОНФЛИКТОВ В ЛОКАЛЬНЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЯХ
Статья относится к области применения и эксплуатации локальных вычислительных сетей. Рассматривается функционирование локальных вычислительных сетей по протоколу CSMA/CD — коллективный доступ с контролем несущей и обнаружением конфликтов. В канале используется код «Манчестер-2». Предлагается три метода обнаружения конфликтов, возникающих в канале связи при одновременном обращении абонентов к каналу при отсутствии несущей. Предложенные методы защищены патентами Российской Федерации. Первый метод основан на том, что все импульсы в канале дифференцируются, и, если амплитуда дифференцированных импульсов превышает пороговый уровень, определяется конфликт. Второй метод заключается в том, что также осуществляется дифференцирование всех импульсов в канале связи, и с помощью реверсивного счетчика осуществляется сложение и вычитание дифференцированных импульсов, т.е. вычитаются собственные импульсы, а складывается суммарное количество импульсов. При достижении кода на выходе реверсивного счетчика порогового значения срабатывает схема сравнения кодов, и определяется конфликт. Третий метод в отличие от второго при смешивании сигналов в канале связи от двух и более абонентов определяет конфликт при обнаружении превышения уровня суммарного сигнала или при обнаружении снижения уровня суммарного сигнала.
Ключевые слова: локальная вычислительная сеть, канал связи, конфликт, дифференцированные импульсы, пороговый уровень, пороговый код, реверсивный счетчик, схема сравнения кодов, смешивание сигналов в канале, равноранговая сеть.
The article refers to the application and operation of local-computation-inflammatory networks. We consider the operation of local computer networks, protocol CSMA / CD — carrier-sense multiple access with collision detection. The code used in the channel «Manchester-2». It proposed three methods for detection of conflicts arising in the communication channel while handling subscribers to the channel in the absence of a carrier. The proposed methods are protected by patents of the Russian Federation. The first method is based on the fact that all pulses are differentiated in the channel and, if the amplitude of the differentiated pulse exceeds a threshold level determined conflict. The second method is that differentiation is also performed of all
THE METHODS FOR DETECTION OF CONFLICT IN LOCAL AREA NETWORKS
Data PROCESSiNG FACiUTiES AND SYSTEMS
the pulses in a communication channel and using a down counter is carried out addition and subtraction of the differentiated pulse, i.e. deducted own impulses, and develops total number of pulses. Upon reaching the code output down counter threshold comparison circuit triggered codes and determined conflict. The third method, unlike the second method, when mixing the signals in the communication channel between two or more subscribers defines a conflict detection signal exceeding the level of total detection or reduction of the total signal.
Key words: local area network, communication channel, conflict, differentiated impulses, threshold, threshold code, reverse counter, comparison circuit codes, mixing the signals in channel, equal rank network.
В локальных вычислительных сетях (ЛВС) шинной конфигурации используется метод коллективного доступа с контролем несущей и обнаружением конфликтов (КДОН/ОК), или Carrier sense with collision detection (CSMA/CD) [1, 2].
Наиболее широкое распространение метод CSMA/CD получил в сетях типа Ethernet, в которых чаще всего используется код «Манчестер-2». Абоненты к моноканалу подключаются через импульсные трансформаторы, что обеспечивает коллективный доступ к моноканалу и гальваническую развязку абонентов ЛВС.
Так как сеть (CSMA/CD) является равно-ранговой сетью, станции запрашивают канал
только тогда, когда у них есть данные для передачи. Соперничество за канал может возникать тогда, когда сигналы вводятся в кабель от разных станций примерно одновременно [1], т.е. в сети возникает конфликт. При конфликте возникают наложения и искажения сигналов.
Для устранения конфликтов необходимо их обнаруживать. Для этого в настоящей статье предложено три метода определения конфликтов, защищенных патентами РФ
[3-5].
Схема устройства обнаружения конфликтов в ЛВС по первому методу представлена на рисунке 1, а временная диаграмма его работы — на рисунке 2.
Рисунок 1. Схема устройства обнаружения конфликтов в ЛВС по первому методу
Рисунок 2. Временная диаграмма работы устройства обнаружения конфликтов в ЛВС по первому методу
Устройство работает следующим образом. Дифференцируются все фронты импульсов в моноканале. Когда нет конфликта, от каждого информационного импульса при дифференцировании образуются два разнополярных импульса. Отрицательный импульс, образующийся от заднего фронта, с помощью двухполупериодного выпрямителя переводится в положительную область.
При конфликте в моноканале в результате сложения сигналов от нескольких абонентов формируется суммарный сигнал, который, как показано на рисунке 1, имеет дополнительные фронты, причем при сложении сигналов в моноканале увеличиваются амплитуды дифференцированных импульсов, и компаратор обнаруживает это увеличение амплитуды. Компаратор срабатывает при
Data processing facilmes and systems
любом импульсе, большем порогового уровня, но обнаружение конфликта происходит только в моменты действия собственного импульса кодера. Это реализуется на схеме совпадения И, которая пропускает импульс от компаратора только во время действия собственного сигнала и устанавливает триггер в единичное состояние, означающее наличие конфликта.
Схема устройства обнаружения конфликтов в ЛВС по второму методу представлена на рисунке 3, а временная диаграмма его работы — на рисунке 4.
Так же, как по первому методу, по второму методу осуществляется дифференцирование всех фронтов в моноканале и перевод отрицательных импульсов в поло-
жительную область. Затем на реверсивном счетчике при отсутствии конфликта складывается и вычитается одинаковое число импульсов, и код на его выходе не изменяется при значении меньшем порогового. При конфликте увеличивается число дифференцированных импульсов, и код на выходе реверсивного счетчика увеличивается. Когда этот код достигнет порогового значения, срабатывает устройство сравнения кодов, и на основании этого вырабатывается сигнал «Конфликт».
Недостатком данного устройства является то, что если после обнаружения конфликта сразу же исчезнет сигнал в моноканале, код на выходе реверсивного счетчика не сможет уменьшиться и отменить ложный
Ж л\
Г ГО X
сс if о
x
о
vhî
Передающий трансформатор
Приемный трансформатор
Дифференциатор
Двухполупериодный выпрямитель
Начальный код
Пороговый код
Лог. « 1 »
Сброс
л
ИЛИ
Кодер,
Декодер
■П.
h
С -1 CT
+1
R
С
T
D
R
Конфликт
Рисунок 3. Схема устройства обнаружения конфликтов в ЛВС по второму методу
Рисунок 4. Временная диаграмма работы устройства обнаружения конфликтов
в ЛВС по второму методу
конфликт. Поэтому более надежно определять конфликт по оценке средней частоты дифференцированных импульсов, образующихся при сложении сигналов от нескольких абонентов.
Схема устройства обнаружения конфликтов в ЛВС по третьему методу представлена на рисунке 5, а временная диаграмма его работы — на рисунке 6.
Устройство работает следующим образом. Сигнал в моноканале не дифференцируется, а просто берется его положительная часть. При конфликте в суммарном сигнале
образуются импульсы, по амплитуде отличающиеся от собственных импульсов в зависимости от фазы слагаемых сигналов. Если происходит подавление сигналов, то суммарные импульсы уменьшаются по амплитуде; если происходит сложение сигналов, то суммарные импульсы увеличиваются по амплитуде. С помощью двух компараторов определяется увеличение или уменьшение амплитуды суммарных импульсов. Конфликт в ЛВС определяется по наличию увеличения или уменьшения амплитуды импульсов в моноканале.
Рисунок 5. Схема устройства обнаружения конфликтов в ЛВС по третьему методу
Рисунок 6. Временная диаграмма работы устройства обнаружения конфликтов в ЛВС по третьему методу
Выводы
1. Все предложенные методы обнаружения конфликтов в ЛВС просты по реализации.
2. Более надежным методом определения конфликтов в ЛВС является метод, использующий накопление нескольких диф-
ференцированных импульсов, превышающих пороговый уровень.
3. Наиболее надежным из предложенных методов определения конфликтов является метод обнаружения конфликтов, использующий при сложении сигналов в канале эффект как увеличения суммарного
сигнала, так и его уменьшения, в зависимости от фазы слагаемых сигналов.
4. Предложенные методы определения конфликтов в ЛВС рекомендуются к исполь-
Список литературы
1. Блэк Ю. Сети ЭВМ: протоколы, стандарты, интерфейсы: Пер. с англ. М.: Мир, 1990. 506 с.
2. Мячев А.А., Степанов В.Н., Щербо В.К. Интерфейсы систем обработки данных: справочник / Под ред. А.А. Мячева. М.: Радио и связь, 1989. 416 с.
3. Патент 2029987 РФ, МПК G 06 F 13/00, 11/00. Устройство для обнаружения конфликтов в локальной вычислительной сети / С.Л. Сироткин, А.Н. Коньков (РФ). БИ № 6, 1995.
4. Патент 2020570 РФ, МПК G 06 F 13/00, 11/00. Устройство для обнаружения конфликтов в локальной вычислительной сети / С.Л. Сироткин, А.Н. Коньков (РФ). БИ № 18, 1994.
5. Патент 2028662 РФ, МПК. G 06 F 13/00, 11/00. Устройство для обнаружения конфликтов в локальной вычислительной сети / С.Л. Сироткин, А.Н. Коньков (РФ). БИ № 4, 1995.
зованию в сетях с небольшой скоростью и с небольшим числом абонентов при небольшой загруженности канала связи.
References
1. Black Y. Computer Networks: Protocols, Standards, Interfaces: Transl. from Engl. Moscow: Mir, 1990. 506 p.
2. Mjachev A.A., Stepanov V.N., Shherbo V.K. Interfaces of Data Processing Systems: a Directory / Ed. A.A. Mjachev. Moscow: Radio i svjaz', 1989. 416 p.
3. Patent 2029987 RF, IPC G 06 F 13/00, 11/00. Device for the Detection of Conflicts in the Local Area Network / S.L. Sirotkin, A.N. Konkov (RF). BI No. 6, 1995.
4. Patent 2020570 RF, IPC G 06 F 13/00, 11/00. Device for the Detection of Conflicts in the Local Area Network / S.L. Sirotkin, A.N. Konkov (RF). BI No. 18, 1994.
5. Patent 2028662 RF, IPC G 06 F 13/00, 11/00. Device for the Detection of Conflicts in the Local Area Network / S.L. Sirotkin, A.N. Konkov (RF). BI No. 4, 1995.
