Немодулированная передача данных
Стандарт IEEE 802.3
Первый стандарт Ethernet 10BASE5 /1/ был введён международным .Институтом инженеров по электротехнике и электронике (IEEE). в 1985 году. Стандарт базировался на использовании в качестве среды передачи коаксиального кабеля. Данный стандарт лёг в основу первой промышленной сети Industrial Ethernet. Эта сеть, названная SINEC H1, была улучшена за счёт использования триаксиального кабеля и за свою многолетнюю службу в системах автоматизации производственных и технологических процессов многократно подтвердила свою высокую пригодность /6/.
С момента своего появления и стандарт IEEE, и семейство продуктов SIMATIC NET непрерывно улучшались в качестве и расширялись, ещё более повышая гибкость и производительность сетей Ethernet. Примером является использование в качестве канала связи волоконно-оптических кабелей и витых пар, а также появление стандарта Fast Ethernet, увеличившего скорость передачи данных в 10 раз.
Общим свойством всех версий сети Ethernet является немодулированная передача данных и метод доступа CSMA/CD.
Согласно IEEE 802.3, в Ethernet используется немодулированная передача данных. Это означает, что в канале связи (например, по шинному кабелю) передаются немодулированные импульсные сигналы. Среда распространения сигнала формирует единый канал связи, ресурсы которого должны использоваться одновременно всеми подключенными терминальными устройствами (ООД). Все подключенные терминальные устройства принимают передаваемую информацию одновременно. В любое время правом на передачу данных обладает лишь одно терминальное устройство. Если несколько терминальных устройств передают данные одновременно, в канале связи возникает коллизия. Сигналы терминальных устройств, пытающихся передавать данные одновременно, подавляют друг друга.
Совершенно очевидно, что возникает необходимость в координировании доступа к среде передачи, используемой совместно. В стандарте IEEE 802.3 для решения этой проблемы используется протокол CSMA/CD.
Управление доступом с помощью протокола CSMA/CD
Протокол CSMA/CD (множественный доступ с опросом несущей и обнаружением коллизий) также известен как протокол LWT (Listen While Talk .буквально, .говори, слушая.).
Такой метод доступа является распределённым, поскольку все терминальные устройства, подключенные к сети, обладают равными правами.
Если терминальное устройство собирается передавать данные, оно сначала «слушает», не передаются ли по каналу связи данные другими терминальными устройствами. Если другие терминальные устройства не передают данные, оно может начать передачу. Если же терминальное устройство обнаружило, что среда передачи уже используется другим ООД, оно должно дождаться освобождения канала связи.
Все терминальные устройства .слышат. передаваемые данные. Информация об адресе назначения, содержащаяся в данных, позволяет терминальному устройству распознать, должно оно принимать данные или нет.
Если несколько терминальных устройств собираются передавать данные одновременно, и оба они обнаружили, что канал связи свободен, они начинают передачу. Спустя короткое время произойдёт «столкновение» передаваемых данных.
Терминальные устройства снабжены механизмом, который позволяет им обнаруживать такие коллизии. Все терминалы, оказавшиеся участниками коллизии, прекращают передачу и в течение некоторого времени, величина которого случайна и рассчитывается для каждого отдельного терминала по-разному, вновь предпринимают попытку передачи данных. Так повторяется до тех пор, пока один из терминалов не добьётся успешной передачи в отсутствии коллизий. Другие терминалы ожидают освобождения канала связи.