Конфликтные методы кодового управления

Как ранее отмечалось, в общем случае принцип кодового управления предполагает поразрядное сравнение кодов ОП при управлении доступом к ресурсу при котором в бит-синхронном, либо ином режиме канал, который по приему должен быть доступен всем абонентам системы, занимается передачей зонда абонентами. Поступление из канала значения зонда «1» абоненту, имеющему в анализируемом разряде менее приоритетное значение «0», исключает данного абонента из дальнейшей «борьбы за ресурс» проводимой процедуры кодовой передачи прав с целью бесконфликтного занятия ресурса.

Альтернативные способы кодирования ОП - полное и поэтапное, обусловливают целесообразность использования двух видов зонда, в качестве которого может использоваться либо разряд кода ОП (уровни логических «0» или «1») при полном кодировании, либо собственно информационный кадр при поэтапном кодировании - здесь при «борьбе за ресурс» абонентами, имеющими «1» в анализируемом разряде кода ОП, выдается в канал уже информационный кадр (абоненты, имеющие «0» в разряде кода канал не занимают). В обоих случаях возможен конфликт данных в канале - в первом

случае - разрядов зонда, во втором - информационных сообщений. Так как поэтапное кодирование не гарантирует однозначного декодирования абонента по части кода при информационном (в общем случае конфликтном) методе реализуется процедура обнаружения конфликта, например по искажению несущей частоты - аналогично тому, как это делается для случайных методов управления множественным доступом CSMA-CD в ЛВСОО. По способу зондирования канала рассмотренные методы можно разделить на зондовый конфликтный метод и информационный конфликтный метод.

Под зондовым конфликтным методом кодового управления множественным доступом понимается метод, реализующий механизм зондирования канала специальными сигналами, соответствующими логическим значениям разрядов кода приоритета абонентов при полном (равномерном, либо неравномерном) кодировании, с возможностью обнаружения наложений (конфликтов) разрядов зонда в канале.

Замечание. При кодировании приоритетов абонентов кодами, имеющим основание 2 (частный, но наиболее просто реализуемый случай), разряд зонда при «борьбе за ресурс» в канал могут выдавать лишь абоненты, имеющие значение этого разряда «1». Имеющие в разряде «0» канал не занимают, а при получении из канала «1» прекращают «борьбу за ресурс».

Под информационным конфликтным методом кодового управления множественным доступом понимается метод, реализующий механизм зондирования канала непосредственно информационными сообщениями абонентами, имеющими в разряде кода приоритета, по которому осуществляется «борьба за ресурс», «1», при поэтапном (равномерном, либо неравномерном) кодировании, с возможностью обнаружения наложений (конфликтов) информационных кадров в канале по искажению несущей частоты.

В общем случае возможны два способа передачи полномочий по каналу связи - асинхронный и синхронный. Под асинхронным способом передачи полномочий понимается передача права занять ресурс между абонентами сигналом (сигналами, в частности коротким пакетом - маркером), поступающим по каналу связи, либо по специально отведенным под эти цели управляющим линиям (линиям арбитража), под синхронным способом передачи полномочий понимается передача прав временными интервалами, синхронизирующими начало передачи информации каждым абонентом системы.

В частности, после обнаружения конфликта в канале и соответствующем переходе к арбитражу по следующему разряду кода приоритета, при асинхронной передаче прав перед началом зондирования в канале должен появиться сигнал, означающий переход к зондированию по следующему разряду, при синхронной передаче прав переход к зондированию по следующему разряду осуществляется через фиксированный

интервал времени после завершения зондирования по предыдущему разряду кода приоритета абонентов.

Утверждение. Для зондовых конфликтных способов целесообразно применять только синхронную передачу прав.

Доказательство. Утверждение доказывается тем, что в данном случае абоненты зондируют канал в синхронном режиме, при котором интервалы отсчитываются от момента начала зондирования по соответствующему разряду, последовательно по всем разрядам кода (полный код). При этом не имеет никакого смысла вводить кроме синхронной (которая и так имеет место) еще и асинхронную передачу прав.

Утверждение. Конфликт зондов в канале - это единственный способ передачи полномочий в соответствии с полным (не предельно неравномерным по «0») кодом.

Замечание. Строго говоря, и при информационном конфликтном способе может быть реализована передача полномочий в соответствии с полным кодом. При этом в случае отсутствия конфликта при передаче информационного сообщения, выдачу сообщения в канал надлежит прекратить, с целью последующей передачи полномочий , что естественно противоречит здравому смыслу.

Доказательство. С учетом изложенного выше, можем говорить, что имеют место лишь два способа передачи полномочий: асинхронный и синхронный. В данном случае одним из них полномочия передаются сразу нескольким абонентам Возникает проблема проведения арбитража между ними. При реализации синхронного арбитража имеем предельно неравномерный код. При любом способе передачи полномочий асинхронно без конфликта также имеем предельно неравномерный код, т.е. конфликт здесь обязателен, причем этот конфликт должен решать задачу арбитража среди конфликтующих по данному разряду кодового слова абонентов. Если имеем конфликт информационных сообщений, то получаем поэтапное кодирование. Из сказанного имеем, что для управления множественным доступом в рассматриваемом случае (полное кодирование) должен быть реализован конфликт в канале, но не информационных сообщений или конфликт каких-либо сигналов (зондов) по которому могут быть различимы (проведен арбитраж) конфликтующие абоненты системы.

В отличие от информационного конфликтного способа, где возможны два состояния канала при «борьбе за ресурс» - отсутствие передачи и передача информационного кадра, для зондового конфликтного способа уместно говорить о трех состояниях канала - отсутствие передачи, передача «0», передача «1». Поэтому здесь эффективно может использоваться кодирования приоритетов абонентов кодом по основанию 3, что естественно снижает потери времени на арбитраж при занятии ресурса. Пример кодов приоритетов абонентов в алфавите A = {*, 0, 1} для случая представлен на рис. 4.1.

Рис. 4.1

Зондирование канала абонентами реализуется следующим образом: по знаку «*» зонд не выдается, по знаку «0» выдается сигнал «0», по знаку «1» выдается сигнал «1». Пусть приоритетность знаков следующая: самый приоритетный «1», затем «0», затем «*». Наложение сигналов реализуется следующим образом: если зонд не выдается, абоненту со знаком «*» в разряде кода достаточно обнаружить любой сигнал в канале для снятия своего требования ресурса; абонент со знаком «1» не анализирует состояние канала после выдачи сигнала; абонент со знаком «0» выдает сигнал «0» в канал и проверяет его искажение ( при этом сигналы «0» не должны искажать друг друга), при искажении сигнала «0», которое здесь может быть осуществлено сигналом «1», абонент снимает свое требование ресурса. Замечание. В первом разряде отсутствует знак «*», этим разрядом должно производиться уведомление о занятии канала, или какой-то сигнал должен выдаваться в канал.

Для использования способа в реальном времени должны быть реализованы следующие правила динамического кодирования.

Правило 1. Код приоритета абонентов изменяется в результате циклического прибавления к нему знака *.

Правило 2. Сложение знаков * и * дает: * + * = 0.

Правило 3. Сложение знаков 0 и * дает: 0 + * = 1.

Правило 4. Сложение знаков 1 и * дает: 1 + * = ** (перенос знака * со сложением в следующий разряд).

Правило 5. При циклическом прибавлении знака * к коду 11...11 имеем: 11...11 + * = **...**.

Замечание. В рассмотренной классификации конфликтных методов кодового управления можно отвести место и известному случайному методу занятия канала с обнаружением наложения CSMA-CD - это информационный конфликтный метод (реализуется поэтапное кодирование) с синхронной передачей прав на занятие ресурса при случайном задании кодов приоритетов абонентов (в третьем разделе доказано, что этот метод всегда будет иметь более низкую эффективность, чем соответствующий конфликтный метод реального времени, для которого решена задача оптимального кодирования приоритетов абонентов).

Альтернативные варианты реализации информационных и зондовых конфликтных методов достаточно полно описаны в [12 - 18].