11.4.2 Виникнення колізії

При описаному підході можлива ситуація, коли дві станції одночасно намагаються передати кадр даних по загальному середовищу. Механізм прослуховування середовища і пауза між кадрами не гарантують від виникнення такої ситуації, коли дві чи більше станцій одночасно вирішують, що середовище вільне, і починають передавати свої кадри. Говорять, що при цьому відбувається колізія (collision), тому що вміст обох кадрів зіштовхується на загальному кабелі і відбувається перекручування інформації — методи кодування, використовувані в Ethernet, не дозволяють виділяти сигнали кожної станції з загального сигналу.

Колізія — це нормальна ситуація в роботі мереж Ethernet. У прикладі, зображеному на мал. 11.4.2.1, колізію породила одночасна передача даних вузлами 3 і 1.

Щоб коректно обробити колізію, усі станції одночасно спостерігають за виникаючими на кабелі сигналами. Якщо передані і сигнали, що спостерігаються, відрізняються, то фіксується виявлення колізії (collision detection, CD). Для збільшення імовірності якнайшвидшого виявлення колізії всіма станціями мережі станція, що знайшла колізію, перериває передачу свого кадру (у довільному місці, можливо, і не на границі байта) і підсилює ситуацію колізії посилкою в мережу спеціальної послідовності з 32 біт, яка називається jam-послідовністю.

Після цього станція передавач , що знайшла колізію, зобов'язана припинити передачу і зробити паузу протягом короткого випадкового інтервалу часу. Потім вона може знову почати спробу захоплення середовища і передачі кадру. Випадкова пауза вибирається по наступному алгоритму: Пауза = L х (інтервал відстрочки), де інтервал відстрочки дорівнює 512 бітовим інтервалам (у технології Ethernet прийнятно всі інтервали вимірювати в бітових інтервалах; бітовий інтервал позначається як bt і відповідає часу між появою двох послідовних біт даних на кабелі; для швидкості 10 Мбіт/с величина бітового інтервалу дорівнює 0,1 мкс чи 100 нс); L являє собою ціле число, обране з рівною імовірністю з діапазону [0, 2^N, де N — номер повторної спроби передачі даного кадру: 1,2,..., 10.

Після 10-й спроби інтервал, з якого вибирається пауза, не збільшується. Таким чином, випадкова пауза може приймати значення від 0 до 52,4 мс.

Якщо 16 послідовних спроб передачі кадру викликають колізію, то передавач повинний припинити спроби і відкинути цей кадр.

З опису методу доступу видно, що він носить випадковий характер, і імовірність успішного одержання у своє розпорядження загальне середовище залежить від завантаженості мережі, тобто від інтенсивності виникнення в станціях потреби в передачі кадрів. При розробці цього методу наприкінці 70-х років передбачалося, що швидкість передачі даних 10 Мбіт/с дуже висока в порівнянні з потребами комп'ютерів у взаємному обміні даними, тому завантаження мережі буде завжди невеликим. Це припущення залишається іноді справедливим і донині, однак уже з'явилися додатки, що працюють у реальному масштабі часу з мультимедійною інформацією, що дуже завантажують сегменти Ethernet. При цьому колізії виникають набагато частіше. При значній інтенсивності колізій корисна пропускна здатність мережі Ethernet різко падає, тому що мережа майже постійно зайнята повторними спробами передачі кадрів. Для зменшення інтенсивності виникнення колізій потрібно або зменшити трафік, скоротивши, наприклад, кількість вузлів у сегменті чи замінити додатки, або підвищити швидкість протоколу, наприклад перейти, на Fast Ethernet.

Слід зазначити, що метод доступу CSMA/CD взагалі не гарантує станції, що вона коли-небудь, зможе одержати доступ до середовища. Звичайно, при невеликому завантаженні мережі імовірність такої події невелика, але при коефіцієнті використання мережі, що наближається до 1, така подія стає дуже ймовірною. Цей недолік методу випадкового доступу — плата за його надзвичайну простоту, що зробила технологію Ethernet самою недорогою. Інші методи доступу — маркерний доступ мереж Token Ring і FDDI, метод Demand Priority мереж 100VG-AnyLAN — вільні від цього недоліку.