Bài giảng Hệ thống thông tin công nghiệp - Chương 4, Phần 2: Cơ sở truyền thông công nghiệp - Hoàng Minh Sơn
4.3 Kiểm soát truy nhập bus
1. Vấn ₫ề kiểm soát truy nhập bus
2. Phương pháp Master/Slave
3. Phương pháp Token Passing
4. Phươn
5. Phương pháp CSMA/CD
6. Phương pháp CSMA/CA
2
4.3 Kiểm soát truy nhập bus
© 2005 - HMS
1. Vấn ₫ề kiểm soát truy nhập bus
Kiểm soát truy nhập bus (Bus access control, Medium
Access Control): Phân chia thời gian truy nhập ₫ường
truyền (gửi tín hiệu ₫i)
Phương pháp kiểm soát truy nhập bus ảnh hưởng tới:
— ₫ộ tin cậy
— tính năng thời gian thực
— hiệu suất sử dụng ₫ường truyền
So sánh ví dụ: Làm thế nào ₫ể trong một cuộc họp ₫ể
khi một người nói thì những người khác không chen
vào?
3
4.3 Kiểm soát truy nhập bus
© 2005 - HMS
Phân loại phương pháp
Ph−¬ng ph¸p
truy nhËp bus
Truy nhËp ngÉu nhiªn
Truy nhËp tiÒn ®Þnh
KiÓm so¸t tËp trung KiÓmso¸t ph©n t¸n
NhËn biÕt xung ®ét
CSMA/CD
Tr¸nh xung ®ét
Master/Slave
Token Passing
CSMA/CA
TDMA
4
4.3 Kiểm soát truy nhập bus
© 2005 - HMS
2. Phương pháp chủ/tớ (Master/Slave)
Master
Slave
Slave
Slave
Slave
Vai trò
— Kiểm soát hoàn toàn giao tiếp trong hệ thống, hoặc
— Chỉ ₫óng vai trò phân chia quyền truy nhập bus
5
4.3 Kiểm soát truy nhập bus
© 2005 - HMS
Ưu ₫iểm và nhược ₫iểm
Ưu ₫iểm:
— Tiền ₫ịnh
— Đơn giản, ₫ỡ tốn kém
— Trí tuệ tập trung tại một trạm chủ
Nhược ₫iểm
— Độ tin
Ứng dụng chủ yếu
hay bus thiết bị)
— trao ạm chủ là
thiết bị ₫iều khiển và các trạm tớ là thiết bị trường hoặc
các module vào/ra phân tán.
6
4.3 Kiểm soát truy nhập bus
© 2005 - HMS
Biểu ₫ồ trình tự giao tiếp
Master
Slave 1
Slave 2
1: receive_request
2: send_equest
3: send_data
4: send_completed
5: receive_completed
7
4.3 Kiểm soát truy nhập bus
© 2005 - HMS
3. Token Passing
Tr¹m 2
Token
Tr¹m 1
Tr¹m 2
Tr¹m 3
Tr¹m 1
To
Tr¹m 3
Tr¹m 4
Tr¹m 6
Tr¹m 5
Tr¹m 4
Tr¹m 6
Tr¹m 5
Token Ring
8
4.3 Kiểm soát truy nhập bus
© 2005 - HMS
Token?
Một bức ₫iện rất ngắn, có cấu trúc ₫ặc biệt
Ví dụ:
Sta
Delimiter
Address
Address
Delimiter
9
4.3 Kiểm soát truy nhập bus
© 2005 - HMS
Vấn ₫ề kiểm soát Token
Giám sát token: Nếu do một lỗi nào ₫ó mà token bị mất
hoặc gia bội, cần phải thông báo xóa các token cũ và
tạo một token mới.
Khởi tạo token: Sau khi khởi ₫ộng một trạm ₫ược chỉ
₫ịnh có trách nhiệm tạo một token mới.
Tách trạm ra khỏi mạch vòng logic: Một trạm có sự cố
phải ₫ược phát hiện và tách ra khỏi trình tự ₫ược
nhận token.
một trạm cũ ₫ược thay thế hoặc ₫ưa trở lại sử dụng
phải ₫ưó quyền
nhận token.
10
4.3 Kiểm soát truy nhập bus
© 2005 - HMS
Ưu ₫iểm và nhược ₫iểm
Ưu ₫iểm:
— Tiền ₫ịnh
— Độ tin cậy cao hơn nhờ vai trò bình ₫ẳng
— Phù hợp cho nhiều cơ chế giao tiếp khác nhau
Nhược ₫iểm:
— Phức tạp
Ứng dụng
11
4.3 Kiểm soát truy nhập bus
© 2005 - HMS
Kết hợp với Master/Slave (Multimaster)
(1)
Master
Master
Master
Master
Master
(2)
Slave
Slave
Slave
Slave
(1) Token passing gi÷a c¸c tr¹m tÝch cùc
(2) Master/slave gi÷a mét tr¹m tÝch cùc vμ mét sè tr¹m kh«ng tÝch cùc
12
4.3 Kiểm soát truy nhập bus
© 2005 - HMS
Ưu ₫iểm và nhược ₫iểm
Ưu ₫iểm
— Tiền ₫ịnh, phù hợp với trao ₫ổi dữ liệu tuần hoàn
— Có thể ₫áp ứng yêu cầu rất ngặt nghèo về tính năng thời
gian thực
— Không cần kiểm soát tập trung
Nhược ₫iểm
— Đồng bộ hóa thời gian phức tạp
Ứng dụng:
— Thường là kết hợp với Master/Slave (ví dụ Profibus-DP
V2.0, Interbus) hoặc Token Passing (Foundation Fieldbus
H1)
— Chủ yếu ở cấp trường
14
4.3 Kiểm soát truy nhập bus
© 2005 - HMS
5. CSMA/CD
Một phương pháp truy nhập bus ngẫu nhiên, nổi tiếng
cùng mạng Ethernet (IEEE 802.3)
CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision
Detection)
— Carrier Sense: Cảm nhận, nghe ngóng ₫ường truyền
— Multiple Access: Đa truy nhập (₫ương nhiên!)
— Collision Detection: Nhận biết xung ₫ột
15
4.3 Kiểm soát truy nhập bus
© 2005 - HMS
Nguyên tắc làm việc
A
B
B
B
C
1. carrier
sense
A
A
C
C
2. multiple
access
3. collision
...
C
4. detection
A ph¸t hiÖn xung ®ét, hñy bá bøc ®IÖn
C ph¸t hiÖn xung ®ét, hñy bá bøc ®IÖn
Chê mét thêi gian ngÉu nhiªn vμ lÆp l¹i
Chê mét thêi gian ngÉu nhiªn vμ lÆp l¹i
16
4.3 Kiểm soát truy nhập bus
© 2005 - HMS
Điều kiện ràng buộc
Điều kiện ràng buộc giữa chiều dài dây dẫn, tốc ₫ộ
truyền thông và chiều dài bức ₫iện
Tại sao? Một trạm chỉ có thể dừng gửi một bức ₫iện khi
nó chưa gửi xong!
Điều kiện:
(Chiều
<=> n/v > 2l/(0,66*300.000.000),
với l là chiều dài dây dẫn và hệ số k = 0,67
<=> lv < 100.000.000n
Ví dụ: Fast Ethernet (100Mbit/s)
l = 100m 100 bit.
Hệ quả xét về hiệu suất sử dụng ₫ường truyền và khả
năng ứng dụng?
17
4.3 Kiểm soát truy nhập bus
© 2005 - HMS
Ưu ₫iểm và nhược ₫iểm
Ưu ₫iểm:
— Rất linh hoạt, không cần ₫ặt cấu hình mạng trước
— Được sử dụng rộng rãi
Nhược ₫iểm:
— Thiếu tính tiền ₫ịnh
— Thuật toán phức tạp
Ứng dụng:
— Chủ yếu ở mạng cấp cao (Ethernet)
chuyển mạch (switch) nhằm giảm xung ₫ột tín hiệu
18
4.3 Kiểm soát truy nhập bus
© 2005 - HMS
Thuật toán tính thời gian chờ
Thuật toán BEB (Binary Exponential Backoff):
— Chọn khe thời gian (Te) là cơ sở: thông thường là thời
gian lan truyền tín hiệu một lần qua lại ₫ường truyền.
— Sau lần xảy ra xung ₫ột ₫ầu tiên , mỗi trạm sẽ chọn
ngẫu nhiên 0 hoặc 1 lần khe thời gian chờ trước khi thử
gửi lạ
— Nếu hai trạm ngẫu nhiên cùng chọn một khoảng thời
xuất xảy ra xung ₫ột ở lần này?
— Sau lần xung ₫ột thứ i, số khe thời gian chọn ngẫu
nhiên
19
4.3 Kiểm soát truy nhập bus
© 2005 - HMS
6. CSMA/CA
CSMA/CA: Carrier Sense Multiple Access with Collision
Avoidance
Một phương pháp cải tiến từ CSMA/CD, bổ sung mức
ưu tiên ₫ể cải thiện tính thời gian thực
Nổi tiếng cùng mạng CAN (Controller Area Network)
20
4.3 Kiểm soát truy nhập bus
© 2005 - HMS
Tải về để xem bản đầy đủ
24 trang
12/05/2022
2860
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Hệ thống thông tin công nghiệp - Chương 4, Phần 2: Cơ sở truyền thông công nghiệp - Hoàng Minh Sơn", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_he_thong_thong_tin_cong_nghiep_chuong_4_phan_2_co.pdf
