Bài giảng Mạng máy tính và Hệ thống thông tin công nghệ - Chương 3 - Đào Đức Thịnh

Nội dung text: Bài giảng Mạng máy tính và Hệ thống thông tin công nghệ - Chương 3 - Đào Đức Thịnh

1. Mạng máy tính & Hệ thống thông tin công nghiệ Đào Đức Thịnh BM Kỹ thuật đo & THCN
2. Truyền song song. z Máy tính l−u và xử lý số liệu theo từng từ ( có độ dài -8,-16,-32,-64 bit). z Dữ liệu sẽ đ−ợc cấp theo dạng song song mỗi lần một từ, mỗi một bit có một đ−ờng dẫn riêng. z Ta có 8 (16,32,64) dây dẫn song song nối giữa 2 điểm truyền đồng thời 8 (16,32,64) mức điện áp (0/1). z Nh− vậy truyền song song là truyền từng byte ( từ có độ dài 8,16,32,64 bit). z Ph−ơng pháp truyền song song có tốc độ truyền cao, nó th−ờng đ−ợc sử dụng khi truyền bên trong các thiết bị hay giữa các linh kiện trên cùg một tấm mạch in, z Tuy nhiên khi truyền ở khảng cách xa ph−ơng pháp này có nh−ợc điểm là tốn dây dẫn và có sự sai khác về mặt thời gian của các tín hiệu
3. Truyền song song.
4. Truyền nối tiếp. z Sử dụng hai dây dẫn nối giữa hai điểm. Các mức điện áp ON/OFF sẽ đ−ợc truyền tuần tự với một chuẩn thời gian theo hai dây dẫn. z Nh− vậy truyền nối tiếp là truyền từng bit z Ph−ơng pháp này tuy có tốc độ thấp hơn ph−ơng pháp song song nh−ng nó khắc phục đ−ợc các hạn chế của ph−ơng pháp song song khi truyền ở khoảng cách xa.
5. Truyền nối tiếp.
6. Truyền nối tiếp. z Máy tính dù tồn tại ở dạng nào đều có các bộ VXL và bus song song và xử lý số liệu song song. Vì vậy, để có thể dùng ph−ơng pháp truyền nối tiếp, ta cần có các bộ chuyển đổi song song và nối tiếp
7. Truyền nối tiếp.
8. Truyền không đồng bộ z Có thời gian nghỉ giữa các khung bản không cố định. z Việc truyền đ−ợc bắt đầu bởi 1 Start bit, các bit đ−ợc truyền với một thông số định tr−ớc. z Một đặc điểm quan trọng là thông số của cổng truyền phải giống nhau ở bên phát và bên thu để đảm bảo độ dài của chuỗi bit dữ liệu là nh− nhau. z Trong truyền bất đồng bộ, đồng hồ thu chạy một cách bất đồng bộ với tín hiệu thu. Đê xử lý thu hiệu quả, cần phải có kế hoạch dùng đồng hồ thu để lấy mẫu tín hiệu đến, ngay điểm giữa thời bit của dữ liệu z Đề đạt đ−ợc điều này, tín hiệu đồng hồ thu nhanh gấp N lần đồng hồ phát và mỗi bit đ−ợc dịch vào SIPO sau N chu kỳ xung đồng hồ
9. Truyền không đồng bộ
10. Truyền không đồng bộ Nguyên tắc đồng bộ ký tự Mạch điều khiển truyền nhận đ−ợc lập trình để hoạt động với số bit bằng nhau trong một ký tự kể cả số stop bit, start bit và bit kiểm tra giữa thu và phát. Sau khi phát hiện và nhận start bit, việc đồng bộ ký tự đạt đ−ợc tại đầu thu rất đơn giản, chỉ việc đếm đúng số bit đã đ−ợc lập trình. Sau đó sẽ chuyển ký tự nhận đ−ợc vào thanh ghi đệm thu nội bộ và phát tín hiệu thông báo với thiết bị điều khiển (CPU) rằng đã nhận đ−ợc một ký tự mới. Và sẽ đợi cho đến khi phát hiện một start bit kế tiếp.
11. Truyền không đồng bộ Nguyên tắc đồng bộ frame Khi thông điệp gồm một khối các ký tự th−ờng xem nh− một frame thông tin (information frame) đ−ợc truyền, bên cạnh việc đồng bộ bit và đồng bộ ký tự, máy thu còn phải xác định đ−ợc điểm bắt đầu và điểm kết thúc một frame. Điều này đ−ợc gọi là sự đồng bộ frame
12. Truyền không đồng bộ
13. Truyền đồng bộ So với truyền không đồng bộ, truyền đồng bộ có một số khác biệt nh− là: z Số liệu đ−ợc truyền liên tục, không có các bit start, stop z Có khung bản tin lớn hơn z Cần có giao thức để điều khiển và ổn định luồng dữ liệu. z Tuy nhiên, cũng giống nh− truyền bất đồng bộ chúng ta chí chấp nhận ph−ơng pháp nào cho phép máy thu đạt đ−ợc sự đồng bộ bit, đồng bộ ký tự và đồng bộ frame.
14. Truyền đồng bộ
15. Truyền đồng bộ
16. Truyền đồng bộ
17. Truyền đồng bộ Truyền đồng bộ h−ớng ký tự: Đê thực hiện việc đồng bộ này, máy phát thêm vào các ký tự điều khiển truyền, gọi là các ký tự đồng bộ SYN, ngay tr−ớc các khối ký tự truyền. Các ký tự điều khiển này phải có hai chức năng: tr−ớc hết, chúng cho phép máy thu duy trì đồng bộ bit. Thứ hai, khi điều này đã đ−ợc thực hiện, chúng cho phép máy thu bắt đầu biên dịch luồng bit thu theo các ranh giới ký tự chính xác sự đồng bộ ký tự.
18. Truyền đồng bộ-H−ớng bit
19. Truyền đồng bộ
20. Truyền đồng bộ
21. Truyền 1 chiều ( simplex) Truyền đơn công (Simplex): Là hệ đ−ợc thiết kế để truyền số liệu theo một chiều không cung cấp chiều ng−ợc lại.
22. Truyền 2 chiều ( duplex) Hệ song công (Duplex): Là hệ đ−ợc thiết kế để truyền số liệu theo cả hai chiều
23. Truyền Half-duplex) Bán song công ( Half Duplex): Là hệ có thể truyền số liệu theo cả hai chiều nh−ng tại mỗi thời điểm chỉ thực hiện một chiều.
24. Truyền Full-duplex) Hệ song công ( Full Duplex): Là hệ có thể truyền số liệu hai chiều một cách đồng thời
25. Truyền tải cơ sở Một tín hiệu mang một nguồn thông tin có thể biểu diễn bằng tổng của nhiều dao động có tần sỗ khác nhau nằm trong một phạm vi hẹp, đ−ợc gọi là dải tần cơ sở ( Base Band) hay dải hẹp. Tín hiệu đ−ợc truyền đi cũng chính là tín hiệu đ−ợc tạo ra sau khi mã hóa bit, nên có tần số cố định hoặc nằm trong một khoảng hẹp nào đó, tùy thuộc vào ph−ơng pháp mã hóa bit
26. Truyền tải dải mang Trong một sồ tr−ờng hợp, dải tần cơ sở không t−ơng thích trong môi tr−ờng làm việc. Để khắc phục tình trạng này, ng−ời ta sử một tín hiệu khác - gọi là tín hiệu mang, có tần số nằm trong một dải tần thích hợp - gọi là dải mang. Dải tần này th−ờng lớn hơn nhiều so với tần số nhịp. Dữ liệu cần truyền tải sẽ dùng để điều chế tần số, biên độ hoặc pha của tín hiệu mang
27. Truyền tải dải rộng Một tín hiệu có thể chứa đựng nhiều nguồn thông tin khác nhau bằng cách sử dụng kết hợp một cách thông minh nhiều thông số thông tin. Sau khi nhiều nguồn thông tin khác nhau đã đ−ợc mã hoá bịt, mỗi tín hiệu đ−ợc tạo ra sẽ dùng để điều biến một tín hiệu khác, th−ờng có tần số lớn hơn nhiều, gọi là tín hiệu mang. Các tín hiệu mang đã đ−ợc điều biến có tần sồ khác nhau, nên có thể pha trộn, xếp chồng thành một tín hiệu duy nhất có phổ tần trải rộng. Đây chính là kỹ thuật dồn kênh phân tần trong truyền tải thông tin, nhằm mục đích sử dụng hiệu quả hơn đ−ờng truyền. Phía bên nhận sẽ thực hiện việc giải điều biến và phân kênh, hồi phục các tín hiệu mang các nguồn thông tin khác nhau.
28. Truyền tải dải rộng
29. Liên kết * Liên kết: Liên kết (link) là mối quan hệ vật lý hoặc logic giữa hai hoặc nhiều đối tác truyền thông. Đối với liên kết vật lý, các đối tác chính là các trạm truyền thông đ−ợc liên kết với nhau qua một môi tr−ờng vật lý. Có thể phân biệt các kiểu liên kết sau đây: -Liên kết điểm-điểm (potnt-to-point): Một mối nên kết chỉ có hai đối tác tham gia. - Liên kết điểm-nhiều điểm (mu/ti-drop): Trong một mối liên kết có nhiều đối tác tham gia, tuy nhiên chỉ một đối tác cố định duy nhất (trạm chủ) có khả năng phát trong khi nhiều đối các còn lại (các trạm tớ) thu nhận thông tin cùng một lúc.
30. Liên kết - Liên kết nhiều điểm (Multipoint): Trong một mối liên kết có nhiều đối tác tham gia và có thể trao đổi thông tin qua lại tự do theo bất kỳ h−ớng nào. Bất cứ một đối tác nào cũng có quyền phát và bất cứ trạm nào cũng nghe đ−ợc. Cũng nh− kiểu liên kết điểm-nhiều điểm có thể sử dụng một cáp dẫn duy nhất để nối mạng giữa các đối tác.
31. Topology * Topology: Topology là cấu trúc liên kết của một mạng, hay nói cách khác chính là tổng hợp của các liên kết. Topology có thể hiểu là cách sắp xếp, tổ chức về mặt vật lý của mạng, nh−ng cũng có thể là cách sắp xếp logic của các nút mạng, cách định nghĩa về tổ chức logic các mối liên kết giữa các nút mạng.
32. Cấu trúc mạng dạng sao
33. Cấu trúc mạng dạng sao - Cấu trúc hình sao là một cấu trúc mạng tất cả các trạm đ−ợc nối vào một trạm trung tâm - Trạm trung tâm này sẽ điều khiển hoạt động truyền thông của toàn mạng. - Tuỳ theo yêu cầu truyền thông trạm trung tâm có thể là một bộ chuyển mạch (switch), một bộ chọn đ−ờng (router) hay đơn giản là một bộ phân kênh. -Ta có thể nhận thấy ở đây kiểu liên kết về mặt vật lý là điểm- điểm. Tuy nhiên, liên kết về mặt logic vẫn có thể là nhiều điểm. Nếu trạm trung tâm đóng vai trò tích cực, nó có thể đảm đ−ơng nhiệm vụ kiểm soát toàn bộ việc truyền thông của mạng, còn nếu không sẽ chỉ nh− một bộ chuyển mạch.
34. Cấu trúc mạng dạng sao -Nh−ợc điểm của cấu trúc hình sao là sự cố ở trạm trung tâm sẽ làm tê liệt toàn bộ các hoạt động truyền thông trong mạng, tốn dây dẫn và độ dài của dây nối với trạm trung tâm hạn chế. - Ưu điểm của cấu trúc hìng sao là lắp đặt đơn giản, dễ kiểm soát và khắc phục sự cố. Do sử dụng liên kết điểm-điểm do vây có thể tận dụng tối đa tốc độ truyền của đ−ờng truyền vậy lý.
35. Cấu trúc mạng dạng vòng
36. Cấu trúc mạng dạng vòng - Cấu trúc mạch vòng đ−ợc thiết kế sao cho các thành viên trong mạng đ−ợc nối từ điểm này đến điểm kia một cách tuần tự theo một mạch vòng khép kín. - Trong vòng, tín hiệu đ−ợc truyền đi theo một chiều qui định. Mỗi trạm nhận đ−ợc dữ liệu từ trạm đứng tr−ớc và chuyển tiếp sang trạm lân cận đứng sau. Quá trình này đ−ợc lặp lại tới khi dữ liệu quay trở về trạm đã gửi. - Ưu điểm cơ bản của mạng cấu trúc theo kiểu này là mỗi một nút đồng thời có thể là một bộ khuếch đại, do vậy khi thiết kế mạng theo kiểu cấu trúc vòng có thể thực hiện với khoảng cách và số trạm rất lớn. Mỗi trạm có khả năng vừa nhận vừa phát tín hiệu cùng một lúc. Bởi mỗi thành viên ngăn cách vòng ra làm hai phần.
37. Cấu trúc mạng dạng vòng - Với kiều mạch vòng không có điều khiển trung tâm, các trạm đều bình đẳng nh− nhau trong quyền nhận và phát tín hiệu. Nh− vậy việc kiểm soát đ−ờng dẫn sẽ do các trạm tự phân chia. - Với kiểu có điều khiển trung tâm, một trạm chủ sẽ đảm nhiệm vai trò kiểm soát việc truy nhập đ−ờng dẫn. - Cấu trúc mạch vòng thực chất dựa trên cơ sở liên kết điểm- điểm, vì vậy thích hợp cho việc sử dụng các ph−ơng tiện truyền tín hiệu hiện đại nh− cáp quang, tia hồng ngoại, v.v. -Một −u điểm tiếp theo của cấu trúc mạch vòng là khả năng xác định vị trí xảy ra sự cố, ví dụ đứt dây hay một trạm ngừng làm việc. Tuy nhiên, sự hoạt động bình th−ờng của mạng còn trong tr−ờng hợp này chỉ có thể tiếp tục với một đ−ờng dây dự phòng. Mạng dạng vòng đòi hỏi phải có một giao thức điều khiển truy nhập đ−ờng truyền khá phức tạp.
38. Cấu trúc mạng dạng Bus
39. Cấu trúc mạng dạng Bus - Trong cấu trúc đơn giản này, tất cả các thành viên của mạng đều đ−ợc nối trực tiếp với một đ−ờng dẫn chung. - Khi một trạm gửi tín hiệu ra Bus thì nó sẽ quảng bá tới tất cả các trạm còn lại. - Đặc điểm cơ bản của cấu trúc bus là việc sử dụng chung một đ−ờng dẫn duy nhất cho tất cả các trạm, vì thế tiết kiệm đ−ợc cáp dẫn và công lắp đặt
40. Cấu trúc mạng dạng Bus -Bên cạnh việc tiết kiệm dây dẫn thì tính đơn giản, dễ thực hiện là những −u điểm chính của cấu trúc bus, - Mạng cần phải có một giao thức để điều khiển việc truy nhập đ−ờng truyền. Ngoài việc cần phải kiểm soát truy nhập đ−ờng truyền, cấu trúc bus có những nh−ợc điểm sau: - Một tín hiệu gửi đi có thể tới tất cả các trạm và theo một trình tự không kiểm soát đ−ợc, vì vậy phải thực hiện ph−ơng pháp gán địa chỉ (logic) theo kiểu thủ công cho từng trạm. Trong thực tế, công việc gán địa chỉ này gây ra không ít khó khăn.
41. Cấu trúc mạng dạng Bus - Tất cả các trạm đều có khả năng phát và phải luôn luôn nghe đ−ờng dẫn để phát hiện ra một thông tin có phải gửi cho mình hay không, nên phải đ−ợc thiết kế sao cho đủ tải với số trạm tối đa. Đây chính là lý do phải hạn chế số trạm trong một đoạn mạng. Khi cần mở rộng mạng, phải dùng thêm các bộ lặp. - Chiều dài dây dẫn th−ờng t−ơng đối dài, vì vậy đối với cấu trúc đ−ờng thẳng xảy ra hiện t−ợng phản xạ tại mỗi đầu dây làm giảm chất l−ợng của tín hiệu. Để khắc phục vấn đề này ng−ời ta chặn hai đầu dây bằng hai trở đầu cuối (Terminator). Việc sử dụng các trở đầu cuối cũng làm tăng tải của hệ thống.
42. Cấu trúc mạng dạng Bus -Tr−ờng hợp đ−ờng dẫn bị đứt, hoặc do ngắn mạch trong phần kết nối bus của một trạm bị hỏng đều dẫn đến ngừng hoạt động của cả hệ thống. Việc định vị lỗi ở đây cũng gặp rất nhiều khó khăn. - Cấu trúc đ−ờng thẳng, liên kết đa điểm gây khó khăn trong việc áp dụng các công nghệ truyền tín hiệu mới nh− sử dụng cáp quang.
43. Cấu trúc mạng dạng cây
44. Điều khiển truy nhập đ−ờng truyền - Trong một mạng có cấu trúc bus,hay dạng vòng, các thành viên phải chia nhau một đ−ờng dẫn chung. - Để tránh sự xung đột về tín hiệu gây ra sai lệnh về thông tin, ở mỗi thời điểm trên một đ−ờng dẫn chỉ duy nhất một điện tín đ−ợc phép truyền đi. Chính vì vậy mạng phải đ−ợc điều khiển sao cho tại một thời điểm nhất định chỉ một thành viên trong mạng đ−ợc gửi thông tin đi. Còn số l−ợng thành viên trong mạng muốn nhận thông tin thì không hạn chế. - Một trong những vấn đề quan trọng hàng đầu ảnh h−ởng tới chất l−ợng của mỗi hệ thống là ph−ơng pháp phân chia thời gian gửi thông tin trên đ−ờng dẫn hay ph−ơng pháp truy nhập đ−ờng truyền.
45. Điều khiển truy nhập đ−ờng truyền -Ph−ơng pháp truy nhập đ−ờng truyền là một trong những vấn đề cơ bản đối với các hệ thống , bởi mỗi ph−ơng pháp có những ảnh h−ởng khác nhau tới các tính năng kỹ thuật của hệ thống. Cụ thể, ta phải quan tâm tới ít nhất 3 khía cạnh: độ tin cậy, tính năng thời gian, hiệu xuất sử dụng đ−ờng truyền. Các ph−ơng pháp điều khiển truy nhập đ−ờng truyền có thể chia thành hai nhóm chính: - Điều khiển truy nhập ngẫu nhiên: việc truy nhập không đ−ợc qui định chặt chẽ tr−ớc mà xảy ra hoàn toàn ngẫu nhiên theo nhu cầu của các trạm. - Điều khiển truy nhập có điều khiển: Trình tự truy nhập đ−ợc xác định rõ ràng từ tr−ớc. Việc truy nhậy đ−ợc kiểm soát chặt chẽ theo cách tập trung hay phân tán bởi các thành viên.
46. CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection-Ph−ơng pháp đa truy nhập sử dụng sóng mang có pháp hiện xung đột -Ph−ơng pháp truy nhập ngẫu nhiên này đ−ợc sử dụng cho topo dạng bus, trong đó tất cả các trạm của mạng đ−ợc nối trực tiếp vào bus. - Mọi trạm đều có thể truy nhập vào bus chung (đa truy nhập) một cách ngẫu nhiên và do vậy rất có thể dẫn đến xung đột (hai hoặc nhiều trạm đồng thời truyền dữ liệu). -Dữ liệu đ−ợc truyền đi theo khuôn dạng chuẩn trong đó có vùng thông tin điều khiển chứa địa chỉ của dữ liệu.
47. CSMA/CD - CSMA/CD là ph−ơng pháp cải tiến từ ph−ơng pháp CSMA, hay còn gọi là LBT (Listen Before Talk - Nghe tr−ớc khi nói). T− t−ởng của nó là : một trạm cần truyền dữ liệu tr−ớc hết phải "nghe" xem đ−ờng truyền xem đang rỗi hay bận. Nếu rỗi thì truyền dữ liệu đi (theo khuôn dạng chuẩn). Ng−ợc lại, nếu đ−ờng truyền đang bận (đã có dữ liệu khác) thì trạm phải thực hiện theo một trong 3 giải thuật sau (th−ờng gọi là các giải thuật "kiên nhẫn"-persistent algorithms) : (1) Trạm tạm "rút lui" chờ đợi trong một thời đoạn ngẫu nhiên nào đó rồi lại bắt đầu "nghe" đ−ờng truyền (Non persistent) . (2) Trạm tiếp tục "nghe" đến khi đ−ờng truyền rỗi thì truyền dữ liệu đi với xác suất bằng 1 (1-persistent) (3) Trạm tiếp tục "nghe" đến khi đ−ờng truyền rỗi thì truyền đi với xác suất p xác định tr−ớc (0<p<1) (p-persistent).
48. CSMA/CD - Việc xẩy ra xung đột th−ờng là do độ trễ truyền dẫn : một trạm truyền dữ liệu (cùng sóng mang) đi rồi nh−ng do độ trễ truyền dẫn nên một trạm khác lúc đó đang "nghe" đ−−ờng truyền sẽ t−−ởng là rỗi và cứ thế truyền dữ liệu đi. Mấu chốt vấn đề là ở chỗ : vì các trạm chỉ "nghe tr−ớc khi nói" mà không "nghe trong khi nói" nên thực tế có xung đột nh−ng các trạm vẫn không hay biết gì và vẫn cứ tiếp tục truyền dữ liệu đi, gây ra việc chiếm dụng đ−−ờng truyền một cách vô ích.
49. CSMA/CD Để có thể phát hiện xung đột, CSMA/CD-hay còn gọi là LWT(Listen While Talk-Nghe trong khi nói) đă bổ sung thêm qui tắc : - Khi một trạm đang truyền nó vẫn tiếp tục "nghe" đ−ờng truyền.Nếu phát hiện thấy xung đột thì nó ngừng ngay việc truyền nh−ng vẫn tiếp tục gửi tín hiệu sóng mang thêm một thời gian nữa để đảm bảo rằng tất cả các trạm trên mạng đều có thể "nghe" đ−ợc sự kiện xung đột đó. - Sau đó trạm chờ đợi trong một thời đoạn ngẫu nhiên nào đó rồi thử truyền lại theo các qui tắc của CSMA
50. CSMA/CD - Rõ ràng với CSMA/CD, thời gian chiếm dụng vô ích đ−ờng truyền đ−ợc giảm xuống bằng thời gian dùng để phát hiện một xung đột. - Ưu điểm của CSMA/CD là tính chất đơn giản, linh hoạt, việc ghép thêm hay bỏ đi một trạm trong mạng không ảnh h−ởng gì tới hoạt động của hệ thống. -Nh−ợc điểm của CSMA/CD là tính bất định của thời gian phản ứng, hiệu xuất sử dụng đ−ờng truyền vì thế cũng thấp.
51. CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collislon Avoidance) - Sử dụng cho Topo mạng dạng Bus. T−ơng tự nh− CSMA/CD, mỗi trạm đều phải nghe đ−ờng dẫn tr−ớc khi gửi cũng nh− sau khi gửi thông tin. - ở đây sử dụng một ph−ơng pháp mã hóa bit thích hợp để trong tr−ờng hợp xảy ra xung đột, một tín hiệu "trội" (dominant) sẽ lấn át tín hiệu kia "lặn" (recessive). - Nếu một trạm gửi đi tín hiệu "lặn" mà giám sát về tín hiệu "trội" thì nó sẽ mất quyền −u tiên và phải dừng truyền. Sau đó trạm sẽ chờ một thời gian ngẫu nhiên nào đó và thử nghe lại đ−ờng truyền.
52. CSMA/CA - Mỗi bức điện đều đ−ợc bắt đầu bằng một dãy bit đặc biệt đ−ợc gọi là cờ hiệu, sau đó là tới các phần khác nh− thông tin kiểm soát, địa chỉ, -Ph−ơng pháp CSMA/CA, có thể sử dụng mức −u tiên cho mỗi trạm (hoặc theo loại thông tin) và gắn mã −u tiên vào phần đằng sau cờ hiệu của mỗi bức điện. -Nhờ có ph−ơng pháp sử dụng mức −u tiên mà tính năng thời gian thực của hệ thống đ−ợc cải thiện. Có thể thấy rõ, tuy bị hạn chế về tốc độ truyền và chiều dài đây dẫn, hiệu suất sử dụng đ−ờng truyền ở ph−ơng pháp này rất cao. Các trạm chỉ gửi thông tin đi khi có nhu cầu và nếu xảy ra xung đột thì một trong hai bức điện vẫn tiếp tục đ−ợc gửi đi.
53. TDMA (Time Divsion Multiple Access): - Sử dụng cho Topo mạng dạng Bus.Trong ph−ơng pháp kiểm soát truy nhập phân chia thời gian TDMA, mỗi trạm đ−ợc phân một thời gian truy nhập bus nhất định. Các trạm có thể lần l−ợt thay nhau gửi thông tin trong khoảng thời gian cho phép gọi là khe thời gian hay lát thời gian (time slot, tim slice ) theo một tuần tự qui định sẵn. Việc phân chia nàyđ−ợc thực hiện tr−ớc khi hệ thống đi vào hoạt động (tiền định). - Hệ thống có thể hoạt động không có trạm chủ. Trong tr−ờng hợp có một trạm chủ thì vai trò của nó chỉ hạn chế ở mức độ kiểm soát việc tuân thủ đảm bảo giữ đúng lát thời gian của các trạm khác. Mỗi trạm đều có khả năng đảm nhiệm vai trò chủ động trong giao tiếp trực tiếp với các trạm khác.
54. TDMA (Time Divsion Multiple Access):
55. TDMA (Time Divsion Multiple Access): - Ngoài các lát thời gian phân chia cố định cho các trạm dùng dể trao đổi dữ liệu định kỳ (đánh số từ 1 tới N), th−ờng còn có một khoảng dự trữ dành cho việc trao đổi dữ liệu bất th−ờng theo yêu cầu, ví dụ gửi thông tin cảnh báo, mệnh lệnh đặt cấu hình, dữ liệu tham số, setpoint
56. Master/Slave - Sử dụng cho cấu trúc mạng dạng Bus. Trong ph−ơng pháp chủ/tớ, một trạm chủ (master) có trách nhiệm chủ động phân chia quyền truy nhập bus cho các trạm tớ (slave). - Các trạm tớ đóng vai trò bị động, chỉ có quyền truy nhập bus và gửi tín hiệu đi khi có yêu cầu. Trạm chủ có thể dùng ph−ơng pháp hỏi tuần tự (polling) theo chu kỳ để kiểm soát toàn bộ hoạt động giao tiếp của cả hệ thống.
57. Master/Slave
58. Master/Slave - Trong một số hệ thống, thậm chí các trạm tớ không có quyền giao tiếp trực tiếp với nhau, mà bất cứ dữ liệu cần trao đổi nào cũng phải qua trạm chủ. Nếu hoạt động giao tiếp diễn ra theo chu kỳ, trạm chủ sẽ có trách nhiệm chủ động yêu cầu dữ liệu từ trạm tớ cần gửi và sau đó sẽ chuyển tới trạm tớ cần nhận. Trong tr−ờng hợp một trạm tớ cần trao đổi dữ liệu bất th−ờng với một trạm khác phải thông báo yêu cầu của mình khi đ−ợc trạm chủ hỏi đến và sau đó chờ đ−ợc phục vụ. Trình tự tham gia giao tiếp, hay trình tự hỏi/đáp của các trạm tớ có thể do ng−ời dùng qui định tr−ớc (tiền định) bằng các công cụ đặt cấu hình.
59. Master/Slave - Ph−ơng pháp chủ/tớ có một −u điểm là việc kết nối mạng các trạm tớ đơn giản, đỡ tốn kém bởi gần nh− toàn bộ "trí tuệ" tập trung tại trạm chủ. Một trạm chủ th−ờng là một thiết bị điều khiển, vì vậy việc tích hợp thêm chức năng xử lý truyền thông là điều không khó khăn. -Một nh−ợc điểm của ph−ơng pháp kiểm soát tập trung chủ/tớ là hiệu suất trao đổi thông tin giữa các trạm tớ bị giảm do phải dữ liệu phải đi qua khâu trung gian là trạm chủ, dẫn đến giảm hiệu suất sử dụng đ−ờng truyền.
60. Master/Slave - Một hạn chế nữa của ph−ơng pháp này là độ tin cậy của hệ thống truyền thông phụ thuộc hoàn toàn vào một trạm chủ duy nhất. Trong tr−ờng hợp có xảy ra sự cố trên trạm chủ thì toàn bộ hệ thống truyền thông ngừng làm việc. Một cách khắc phục là sử dụng một trạm tớ đóng vai trò giám sát trạm chủ và có khả năng thay thế trạm chủ khi cằn thiết.
61. Token Bus -Ph−ơng pháp này sử dụng cho topo mạng dạng Bus. - Nguyên lý của ph−ơng pháp này là : để cấp phát quyền truy nhập đ−ờng truyền cho các trạm đang có nhu cầu truyền dữ liệu, một thẻ bài đ−ợc l−u chuyến trên một vòng lôgic thiết lập bởi các trạm đó. - Khi một trạm nhận đ−ợc thẻ bài thì nó có quyền sử dụng đ−ờng truyền trong một thời gian xác định tr−ớc. Trong thời gian đó nó có thể truyền một hay nhiều đơn vị dữ liệu. Khi đã hết dữ liệu hoặc hết thời gian cho phép, trạm phải chuyển thẻ bài đến trạm tiếp theo trong vòng lôgic.
62. Token Bus -Nh− vậy, công việc phải làm đầu tiên là thiết lập vòng lôgic (hay còn gọi là vòng ảo) bao gồm các trạm đang có nhu cầu truyền dữ liệu đ−ợc xác định vị trí theo một chuỗi thứ tự mà trạm cuối cùng của ch−uỗi sẽ tiếp liều sau bởi trạm đấu tiên. Mỗi trạm đ−ợc biết địa chỉ của các trạm kề tr−ớc và sau nó. - Thứ tự của các trạm trên vòng lôgic có thể độc lập với thứ tự vật lý. Các trạm không hoặc ch−a có nhu cầu truyền dữ liệu thì không đ−ợc đ−a vào vòng lôgic và chúng chi có thể tiếp nhân dữ liệu.
63. Token Bus
64. Token Bus Việc thiết lập vòng lôgic trong ch−ơng trình là không khó, nh−ng việc duy trì nó theo trạng thái thực tế của mạng mới là khó. Cụ thể phải thực hiện đ−ợc các chức năng sau : - Bổ sung một trạm vào vòng lôgic : các trạm nằm ngoài vòng lôgic cần đ−ợc xem xét định kỳ để nếu có nhu cầu truyền dữ liệu thì bổ sung vào vòng lôgic. - Loại bỏ một trạm khỏi vòng lôgic : khi một trạm không còn nhu cầu truyền dữ liệu cần loại nó ra khỏi vòng lôgic để tối −u hóa việc điều khiển truy nhập bằng thẻ bài. - Quản lý lỗi : một số lỗi có thể xảv ra, chẳng hạn trùng địa chỉ (hai trạm đều nghĩ rằng đến l−ợt mình) hoặc "đứt vòng" không trạm nào nghĩ tới l−ợt mình. - Khởi tạo vòng lôgic : khi cài đặt mạng hoặc sau khi "đứt vòng", cần phải khởi tạo lại vòng.
65. Token Ring -Ph−ơng pháp này áp dụng cho Topo dạng vòng. -Ph−ơng pháp này cũng dựa trên nguyên lý dùng thẻ bài để cấp phát quyền truy nhập đ−ờng truyền. Nh−ng ở đây thẻ bài l−u chuyển theo vòng vật lý chứ không cần thiết lập vòng lôgic nh− đối với ph−ơng pháp Token Bus.
66. Token Ring - Thẻ bài là một đơn vị dữ liệu đặc biệt trong đó có một bit biểu diễn trạng thái sử dụng của nó (bận hoặc rỗi). Một trạm muốn truyền dữ liệu thì phải đợi đến khi nhận đ−ợc một thẻ bài "rỗi" (free) . Khi đó trạm sẽ đổi bít trạng thái của thẻ bài thành "bận" (busy) và truyền một đơn vị dữ liệu cùng với thẻ bài đi theo chiều của vòng. Giờ đây không còn thẻ bài "rỗi" trên vòng nữa, do đó các trạm có dữ liệu cần. truyền cũng phải đợi. Dữ liệu đến trạm đích sẽ đ−ợc sao lại, sau đó cùng với thẻ bài đi tiếp cho đến khi quay về trạm nguồn. Trạm nguồn sẽ xóa bỏ dữ liệu và đổi bít trạng thái trở về "rỗi" và cho l−u chuyển tiếp trên vòng để các trạm khác có thể nhận đ−ợc quyền truyền dữ liệu.
67. Token Ring
68. Token Ring - Sự quay về lại trạm nguồn của dữ liệu và thẻ bài nhằm tạo một cơ chế báo nhận (acknowledgment) tự nhiên : trạm đích có thể gửi vào đơn vị dữ liệu phần header các thông tin về kết quả tiếp nhận dữ liệu của mình. Chẳng hạn, các thông tin đó có thể là : (1)trạm đích không tồn tại hoặc không hoạt động ; (2) trạm đích tồn tại nh−ng dữ liệu không đ−ợc sao chép; (3) dữ liệu đã đ−ợc tiếp nhận; (4) có lỗi.
69. Token Ring - Trong ph−ơng pháp này cần giải quyết hai vấn đề có thể dẫn đến phá vỡ hệ thống. Một là việc mất thẻ bài làm cho trên vòng không còn thể bài l−u chuyển nữa. Hai là một thẻ bài "bận" l−u chuyển không dừng trên vòng. Có thể có nhiều giải pháp khác nhau cho hai vấn đề này. Sau đây là một giải pháp đ−ợc khuyến nghị : - Đối với vấn đề mất thê bài, có thể qui định tr−ớc một trạm điều khiển chủ động (active monitor). Trạm này sẽ phát hiện tình trạng mất thẻ bài bằng cách dùng cơ chế ng−ỡng thời gian (time-out) và phục hồi bằng cách phát đi một thẻ bài "rỗi" mới.
70. Token Ring - Đối với vấn đề thẻ bài "bận" l−u chuyển không dừng, trạm monitor sử dụng một bit trên thẻ bài (gọi là monitor bit) để "đánh dấu" (đặt giá trị 1) khi gặp một thẻ bài "bận" đi qua nó. Nếu nó gãp lại một thẻ bài "bận" với bit đã đánh dấu đó thì có nghĩa là trạm nguồn đã không nhận lại đ−ợc đơn vị dữ liệu của mình và thẻ bài "bận" cứ quay vòng măi. Lúc đó, trạm monitor sẽ đổi bit trạng thái của thẻ bài thành "rỗi" và chuyển tiếp trên vòng. Các trạm còn lại trên vòng sẽ có vai trò bị động : chúng theo dõi phát hiện tình trạng sự cố của trạm monitor chủ động và thay thế vai trò đó.