Loading Preview
Sorry, preview is currently unavailable. You can download the paper by clicking the button above.
Trong các hệ thống mạng truyền thông công nghiệp thì các hệ thống có cấu trúc dạng bus, hay các hệ thống bus đóng vai trò quan trọng nhất vì những lý do sau:
- Chi phí ít cho dây dẫn
- Dễ thực hiện lắp đặt
- Linh hoạt
- Thích hợp cho việc truyền dẫn trong phạm V1 khoảng cách vừa và nhỏ.
Trong một mạng có cấu trúc bus, các thành viên phải chia nhau thời gian sử dụng đường dẫn. Để tránh sự xung đột về tín hiệu gây ra sai lệnh về thông tin, ở mỗi thời điểm trên một đường dẫn chỉ duy nhất một điện tín được phép truyền đi. Chính vì vậy mạng phải được điều khiển sao cho tại một thời điểm nhất định thì chỉ một thành viên trong mạng được gửi thông tin đi. Còn số lượng thành viên trong mạng muốn nhận thông tin thì không hạn chế. Một trong những vấn đề quan trọng hàng đầu ảnh hưởng tới chất lượng của mỗi hệ thống bus là phương pháp phân chia thời gian gửi thông tin trên đường dẫn hay phương pháp truy nhập bus.
Lưu ý rằng, ở một số cấu trúc khác không phải dạng bus, vấn đề xung đột tín hiệu cũng có thể xảy ra, tuy không hiển nhiên như ở cấu trúc bus.
Ví dụ đối với cấu trúc mạch vòng, mỗi trạm không phải bao glờ cũng có khả năng khống chế hoàn toàn tín hiệu đi qua nó. Hay ở cấu trúc hình sao, có thể trạm trung tâm không có vai trò chủ động, mà chỉ là bộ chia tín hiệu nên khả năng gây xung đột không thể tránh khỏi. Trong các cấu trúc này ta vẫn cần một biện pháp phân chia quyền truy nhập, tuy có thể đơn giản hơn so VỚI ở cấu trúc bus. Chính vì thế, khái niệm truy nhập môi trường cũng được dùng thay cho truy nhập bus. Tuy nhiên, giống như cách dùng khái niệm chung “bus trường” không chỉ dừng lại ỏ các hệ thống có cấu trúc bus, “truy nhập bus” cũng thường được dùng như một khái niệm chung.
Phương pháp truy nhập bus là một trong những vấn đề cơ bản đối với các hệ thống bus, bởl mỗi phương pháp có những ảnh hưởng khác nhau tới các tính năng kỹ thuật của hệ thống. Cụ thể, ta phải quan tâm tới ít nhất ba khía cạnh: độ tin cậy, tính năng thời gian thực và hiệu suất sử dụng đường truyền. Tính năng thời gian thực ở đây là khả năng đáp ứng nhu cầu trao đổi thông tin một cách kịp thời và tin cậy. Còn hiệu suất sử dụng đường truyền là mức độ khai thác, sử dụng đường truyền.
Ba yếu tố liên quan tới việc đánh giá tính năng thời gian thực là thời gian đáp ứng tối đa, chu kỳ bus và độ rung [jitter]. Thời gian đáp ứng tối đa đối VỚI một trạm là thời gian tối đa mà hệ thống truyền thông cần để đáp ứng một nhu cầu trao đổi dữ liệu của trạm đó với một trạm bất kỳ khác. Rõ ràng, thời gian đáp ứng tối đa không phải là một thông số cố định, mà là một hàm của độ dài dữ liệu cần trao đổi. Tuy vậy, trong một ứng dụng cụ thể ta thường biết trước độ dài dữ liệu tối đa cũng như độ dài dữ liệu tiêu biểu mà các trạm cần trao đổi. Do vậy, bên cạnh thời gian đáp ứng tối đa người ta cũng quan tâm tới thời gian đáp ứng tiêu biểu.
Do đặc trưng trong kỹ thuật tự động hóa, đa số các hệ thống bus được sử dụng ở lĩnh vực ,này làm việc theo chu kỳ. Chỉ một số các hoạt động truyền thông xảy ra bất thường [ví dụ thông tin cảnh báo, dữ liệu tham số,…], còn phần lớn các dữ liệu được trao đổi định kỳ theo chu kỳ tuần hoàn của bus. Chu kỳ bus là khoảng thời gian tối thiểu mà sau đó các hoạt động truyền thông chính lặp lại như cũ. Trong điều khiển tự động, chu kỳ bus ảnh hưởng tới sự chính xác của chu kỳ lấy mẫu tín hiệu. Lưu ý sự khác nhau giữa chu kỳ bus và nhịp bus [xem phần 2.1].
Có thể dễ thấy, thời gian đáp ứng và chu kỳ bus có liên quan với nhau, nhưng không ở mức độ ràng buộc. Chu kỳ bus lớn thường sẽ làm tăng thời gian đáp ứng. Tuy nhiên, thời gian đáp ứng tối đa có thể nhỏ hoặc lớn hơn một chu kỳ bus, phụ thuộc vào phương pháp truy nhập bus. Trong một số hệ bus, ví dụ Foundation Fieldbus HI, khái niệm chu kỳ bus không có ý nghĩa bởl các hoạt động giao tiếp tuần hoàn theo chu kỳ được phân tán và thực hiện theo một lịch trình thơi gian [schedule]. khi đó, độ rung là một thông số quan trọng để đánh glá tính năng thời gian thực. Độ rung được hiểu khoảng thời gian sai lệch giữa thời điểm thực tế một trạm gửi được dữ liệu so với thời điểm đã lập lịch, cũng như giữa thời điểm thực tế một trạm nhận được dữ liệu so với thời điểm mong muốn trong lịch trình.
Hiệu suất sử dụng đường truyền được tính bằng phần trăm thời gian đường truyền được sử dụng thực sự hiệu quả vào việc truyền tải dữ liệu. Đại lượng này phụ thuộc vào mật độ lưu thông và vào phương pháp truy nhập bus. Mật độ lưu thông thấp dẫn đến hiệu suất thấp, nhưng ngược lại mật độ lưu thông quá cao cũng dẫn đến vấn đề ùn tắc lưu thông và làm giảm hiệu suất. Để đạt được hiệu suất sử dụng đường truyền tối đa, cần phải tính toán hoặc thử nghiệm để tìm ra các thông số cho thiết kế cấu hình mạng, trên cơ sở phương pháp truy nhập bus được áp dụng. Có thể phân loại cách truy nhập bus thành nhóm các phương pháp tiền định và nhóm các phương pháp ngẫu nhiên [Hình 2.19]. VỚI các phương pháp tiền định, trình tự truy nhập bus được xác định rõ ràng. Việc truy nhập bus được kiểm soát chặt chẽ theo cách tập trung ở một trạm chủ [phương pháp Master/Slave hay Chủ/Khách], theo sự qui định trước về thời gian [phương pháp TDMA] hoặc phân tán bởi các thành viên [phương pháp Token Passing]. Nếu mỗi hoạt động truyền thông được hạn chế bởl một khoảng thời gian hoặc một độ dài dữ liệu nhất định, thì thời gian đáp ứng tối đa cũng như chu kỳ bus có thể tính toán được. Các hệ thống này vì thế được gọi có tính năng thời gian thực.
Ngược lại, trong các phương pháp ngẫu nhiên trình tự truy nhập bus không được quy định chặt chẽ trước, mà để xảy ra hoàn toàn theo nhu cầu của các trạm. MỖI thành viên trong mạng có thể thử truy nhập bus để gửi thông tin đi bất cứ lúc nào. Để loại trừ tác hạl của việc xung đột gây nên, có những phương pháp phổ biến như nhận biết xung đột [CSA1A/CD] hoặc tránh xung đột [CSMA/CA]. Nguyên tắc hoạt động của các phương pháp này là khi có xung đột tín hiệu xảy ra, thì ít nhất một trạm phải ngừng gửi và chờ một khoảng thời gian nào đó trước khi thử lại, mặc dù khả năng thành công kể cả lúc này cũng không được đảm bảo. Người ta thường coi các hệ thông sử dụng các phương pháp này không có khả năng thời gian thực. Tuy nhiên, tùy theo lĩnh vực ứng dụng cụ thể mà yêu cầu về tính năng thời gian thực cũng khác nhau.
Chủ/Khách [Master/Slave]Trong phương pháp Chủ/Khách, 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 phương pháp hỏl tuần tự [polling] theo chu kỳ để kiểm soát toàn bộ hoạt động giao tiếp của cả hệ thống. Nhờ vậy, các trạm tớ có thể gửi các dữ liệu thu thập từ quá trình kỹ thuật tới trạm chủ [có thể là một PLC, một PC, v.v…] cũng như nhận các thông tin điều khiển từ trạm chủ.
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 đổl 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 trường hợp một trạm tớ cần trao đổl dữ liệu bất thường VỚI một trạm khác phải thông báo yêu cầu của mình khi được trạm chủ hỏi đến và sau đó chờ được phục vụ.
Trình tự được tham gia giao tiếp, hay trình tự được hỏi của các trạm tớ có thể do người sử dụng qui định trước [tiền định] bằng các công cụ tạo lập cấu hình. Trong trường hợp chỉ có một trạm chủ duy nhất, thời gian cần cho trạm chủ hoàn thành việc hỏl tuần tự một vòng cũng chính là thời gian tối thiểu của chu kỳ bus. Do vậy, chu kỳ bus có thể tính toán trước được một cách tương đối chắc chắn. Đây chính là một trong những yếu tố thể hiện tính năng thời gian thực của hệ thống.
Phương pháp Chủ/Khách có một ưu điểm là việc kết nối mạng các trạm tớ đơn giản, đỡ tốn kém bởi gần như toàn bộ “trí tuệ” tập trung tại trạm chủ. Một trạm chủ thường lại là một thiết bị điều khiển, vì vậy việc tích hợp thêm chức năng xử lý truyền thông là điều không khó khăn. Một nhược điểm của phương pháp kiểm soát tập trung Chủ/Khách 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 đường truyền. Nếu hai trạm tớ cần trao đổl một biến dữ liệu đơn giản với nhau [một PLC có thể là trạm tớ], thì trong trường hợp xấu nhất thời gian đáp ứng vẫn có thể kéo dài tới hơn một chu kỳ bus. Một biện pháp để cải thiện tình huống này là cho phép các trạm tớ trao đổl dữ liệu trực tiếp trong một chừng mực được kiểm soát, như Hình 2.21 minh họa. Tình huống ở đây là trạm tớ 2 muốn gửi dữ liệu cho trạm tớ 1, trong khi trạm tớ 2 lại được trạm chủ hỏi tới sau trạm tớ 1. Sau khi trạm chủ yêu cầu trạm tó 1 nhận dữ liệu [receive request] và trạm tớ 2 gửi dữ liệu [sendrequest], trạm tớ 2 có thể gửi trực tiếp tới trạm tớ 1 [senddata]. Nhận được lệnh kết thúc từ trạm tớ 2 [send ^completed], trạm tớ 1 sẽ có trách nhiệm thông báo ngược trở lại trạm chủ [receive completed]. Như vậy, việc truy nhập đường truyền cũng không bị chồng chéo lên nhau, mà hai trạm tớ vẫn trao đổl được dữ liệu nội trong một chu kỳ bus.
Một hạn chế nữa của phương pháp này là độ tin cậy của hệ thống truyền thông phụ thuộc hoàn toàn vào một trạm chủ duy nhất. Trong trường 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 cần thiết.
Chính vì hai lý do nêu trên, phương pháp Chủ/Khách chỉ được dùng phổ biến trong các hệ thống bus cấp thấp, tức bus trường hay bus thiết bị, khi việc trao đổi thông tin hầu như chỉ diễn ra giữa trạm chủ là thiết bị điều khiển và các trạm tớ là thiết bị trường hoặc các module vào/ra phân tán.
Trong trường hợp giữa các thiết bị tớ có nhu cầu trao đổi dữ liệu trực tiếp, trạm chủ chỉ có vai trò phân chia quyền truy nhập bus chứ không kiểm soát hoàn toàn hoạt động giao tiếp trong hệ thống.
TDMATrong phương pháp kiểm soát truy nhập phân chia thời gian TDMA [Time Division Multiple Access], mỗi trạm được phân một thời gian truy nhập bus nhất định. Các trạm có thể lần lượt thay nhau gời thông tin trong khoảng thời gian cho phép – gọi là khe thời gian hay lát thời gian [time slot, time slice ] – theo một tuần tự qui định sẵn. việc phân chia này được thực hiện trước khi hệ thống đi vào hoạt động [tiền định]. Khác với phương pháp Chủ/Khách, ở đây có thể có hoặc không có một trạm chủ. Trong trường 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.
Hình 2.22 minh họa cách phân chia thời gian cho các trạm trong một chu kỳ bus. Ngoài các lát thòi gian phân chia cố định cho các trạm dùng để trao đổl dữ liệu định kỳ [đánh số từ 1 tới N], thường còn có một khoảng dự trữ dành cho việc trao đổi dữ liệu bất thường theo yêu cầu, ví dụ gửi thông tin cảnh báo, mệnh lệnh đặt cấu hình, dữ liệu tham số, setpoint,… về nguyên tắc, TDMA có thể thực hiện theo nhiều cách khác nhau. Có thể phân chia thứ tự truy nhập bus theo vị trí sắp xếp của các trạm trong mạng, theo thứ tự địa chỉ, hoặc theo tính chất của các hoạt động truyền thông. Cũng có thể kết hợp TDMA vớí phương pháp Chủ/Khách nhưng cho phép các trạm tớ giao tiếp trực tiếp. Có hệ thống lại sử dụng một bức điện tổng hợp có cấu trúc giống như sơ đồ phân chia thời gian trên Hình 2.22 để các trạm có thể đọc và ghi dữ liệu vào phần tương ứng.
Cũng như phương pháp Chủ/Khách, chính vì tính chất tiền định của cách phân chia thời gian mà phương pháp này thích hợp cho các ứng dụng thời gian thực. Trong một số trường hợp, người ta cũng áp dụng kết hợp hai phương pháp Chủ/Khách và TDMA.
Token PassingToken là một bức điện ngắn không mang dữ liệu, có cấu trúc đặc biệt để phân biệt với các bức điện mang thông tin nguồn, được dùng tương tự như một chìa khóa. Một trạm được quyền truy nhập bus và gửi thông tin đi chỉ trong thời gian nó được giữ token. Sau khỉ không có nhu cầu gửi thông tin, trạm đang có token sê phải gửi tiếp tới một trạm khác theo một trình tự nhất định. Nếu trình tự này đúng với trình tự sắp xếp vật lý trong một mạch vòng [tích cực hoặc không tích cực], ta dùng khái niệm Token Ring [chuẩn IEEE 802.4]. Còn nếu trình tự được qui định chỉ có tính chất logic như ở cấu trúc bus [ví dụ theo thứ tự địa chỉ], ta nói tới Token Bus [chuẩn IEEE 802.5]. Trong mỗi trường hợp đều hình thành một mạch vòng logic.
Một trạm đang giữ token không những được quyền gửi thông tin đi, mà còn có thể có vai trò kiểm soát sự hoạt động một số trạm khác, ví dụ kiểm tra xem có trạm nào xảy ra sự cố hay không. Các trạm không có token cũng có khả năng tham gia kiểm soát, ví dụ như sau một thời gian nhất định mà token không được đưa tiếp, có thể do trạm đang giữ token có vấn đề. Trong trường hợp đó, một trạm sẽ có chức năng tạo một token mới.
Chính vì vậy, Token Passing được xếp vào phương pháp kiểm soát phân tán. Trình tự cũng như thời gian được quyền giữ token, thời gian phản ứng và chu kỳ bus tối đa có thể tính toán trước, do vậy phương pháp truy nhập này cũng được coi là có tính tiền định.
Trong thời gian xác lập cấu hình, các trạm có thể dự tính về thời gian dùng token của mình, từ đó đi tới thỏa thuận một chu kỳ bus thích hợp để tất cả các trạm đều có quyền tham gla gửỉ thông tin và kiểm soát hoạt động truyền thông của mạng. Việc kiểm soát bao gồm các công việc sau:
- Giám sát token: Nếu do một lỗi nào đó 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 động một trạm được chỉ định có trách nhiệm tạo một token mới.
- Tách trạm ra khỏi mạch vòng logic: Một trạm có sự cố phải được phát hiện và tách ra khỏi trình tự được nhận token.
- Bổ sung trạm mới: Một trạm mới được kết nối mạng, một trạm cũ được thay thế hoặc đưa trở lại sử dụng phải được bổ sung vào mạch vòng logic để có quyền nhận token.
Token Passing cũng có thể sử dụng kết hợp với phương pháp Chủ/Khách, trong đó mỗi trạm có quyền giữ token là một trạm chủ, hay còn được gọi là trạm tích cực. Phương pháp kết hợp này còn được gọi là nhiều chủ {Multl-Master], tiêu biểu trong hệ PROFIBUS. Các trạm chủ này có thể là các bộ điều khiển hoặc các máy tính lập trình, còn các trạm tớ [trạm không tích cực] là các thiết bị vào/ra phân tán, các thiết bị trường thông minh. MỖI trạm chủ quản lý quyền truy nhập của một số trạm tớ trực thuộc, trong khi giữa các trạm chủ thì quyền truy nhập bus được phân chia theo cách chuyển token. Tuy nhiên, một trạm đóng vai trò là chủ ở đây không bắt buộc phải có các trạm tớ trực thuộc.
CSMA/CD [Carrier Sense Multiple Access with coilision Detection} là một phương pháp nổị tiếng cùng với mạng Ethernet [IEEE 802.3].
Nguyên tắc làm việc Theo phương pháp CSMA/CD, mỗi trạm đều có quyền truy nhập bus mà không cần một sự kiểm soát nào. Phương pháp được tiến hành như sau:
- Mỗi trạm đều phải tự nghe đường dẫn [carrier sense}, nếu đương dẫn rỗi [không có tín hiệu] thì mới được phát.
- Do việc lan truyền tín hiệu cần một thơi gian nào đó, nên vẫn có khả năng hai trạm cùng phát tín hiệu lên đường dẫn. Chính vì vậy, trong khi phát thì mỗi trạm vẫn phải nghe đương dẫn để so sánh tín hiệu phát đi với tín hiệu nhận được xem có xảy ra xung đột hay không [coilision detection}.
- Trong trường hợp xảy ra xung đột, mỗi trạm đều phải huỷ bỏ bức điện của mình, chờ một thời gian ngẫu nhiên và thử gửi lại.
Một tình huống xảy ra xung đột tiêu biểu và cách khắc phục được minh họa trên Hình 2.25. Trạm A và c cùng nghe đường dẫn. Đường dẫn rỗi nên A có thể gửi trước. Trong khi tín hiệu từ trạm A gửi đi chưa kịp tới nên trạm c không hay biết và cũng gửi, gây ra xung đột tại một điểm gần c. A và c sẽ lần lượt nhận được tín hiệu phản hồi, so sánh vởl tín hiệu gửi đi và phát hiện xung đột. cả hai trạm sẽ cùng phải hủy bức điện đã gửi đi bằng cách không phát tiếp, các trạm muốn nhận sẽ không nhận được cờ hiệu kết thúc bức điện và sẽ coi nhít bức điện không hợp lệ. A và c cũng có thể gửi đi một tín hiệu “jam” đặc biệt để báo cho các trạm cần nhận biết. Sau đó mỗi trạm sẽ chờ một thời gian chờ ngẫu nhiên, trước khi thử phát lại. Thời gian chờ ngẫu nhiên ở đây tuy nhiên phải được tính theo một thuật toán nào đó để sao cho thời gian chờ ngắn một cách hợp lý và không giống nhau giữa các trạm cùng chờ. Thông thường thời gian chờ này là một bội số của hai lần thời gian lan truyền tín hiệu Ts .
Ưu điểm của CSMA/CD là tính chất đơn giản, linh hoạt. Khác với các phương pháp tiền định, việc ghép thêm hay bỏ đi một trạm trong mạng không ảnh hưởng gì tới hoạt động của hệ thống. Chính vì vậy, phương pháp này được áp dụng rộng râl trong mạng Ethernet.
Nhược điểm của CSMA/CD là tính bất định của thời gian phản ứng. Các trạm đều bình đẳng như nhau nên quá trình chờ ở một trạm có thể lặp đi lặp lại, không xác định được tương đối chính xác thời gian. Hiệu suất sử dụng đường truyền vì thế cũng thấp. Rõ ràng, nếu như không kết hợp thêm VỚI các kỹ thuật khác thì phương pháp này không thích hợp với các cấp thấp, đòl hỏl trao đổi dữ liệu định kỳ, thời gian thực.
Điều kiện ràng buộcKhả năng thực hiện phương pháp CSMA/CD bị hạn chế bởi một điều kiện ràng buộc giữa chiều dài dây dẫn, tốc độ truyền thông và chiều dài bức điện. Chỉ khi một trạm phát hiện được xung đột xảy ra trong khi bức điện chưa gửi xong mớl có khả năng hủy bỏ bức điện [có thể chỉ đơn giản bằng each không gửi tiếp cờ hiệu kết thúc]. Còn nếu bức điện đã được gửi đi xong rồi mớl phát hiện xảy ra xung đột thì đã quá m uộn, một trạm khác có thể đã nhận được và xử lý bức điện với nội dung sai lệch.
Trong trường hợp xấu nhất hai trạm cùng gửi thông tin có thể ỏ hai đầu của dây dẫn, trạm thứ hai chỉ gửi điện trước khi tín hiệu từ trạm thứ nhất tới một chút. Tín hiệu bị xung đột xảy ra ở đây phải mất thêm một khoảng thời gian nữa đúng bằng thời gian lan truyền tín hiệu Ts mớl quay trở lại tới trạm thứ nhất. Như vậy điều kiện thực hiện phương pháp CSMA/CD là thời gian gửi một bức điện phải lớn hơn hai lần thời gian lan truyền tín hiệu, tức:
[Chiều dài bức điện n / Tốc độ truyền u] > 2TS < = > n/v > 21/[0,66*300.000.000], với 1 là chiều dài dây dẫn và hệ số k = 0,67 < = > lu < 100.000.000n Đây chính là điều kiện ràng buộc trong việc nâng cao tốc độ và tàng chiều dài dây dẫn. Ví dụ đối với một mạng Fast E thernet [100Mbit/s] có chiều dài 100m thì một bức điện không thể ngắn hơn 100 bit. Hệ quả của điều kiện ràng buộc này là hiệu suất truyền thông sẽ rất thấp nếu như dữ liệu cần trao đổi không lớn. Một lần nữa, ta thấy rằng phương pháp này không thích hợp lắm cho các hệ thống mạng cấp thấp.
CSMA/CANguyên tác làm việc
CSMA/CA là thuật ngữ viết tắt từ Carrier Sense Multiple Access with coilision Avoidance. Tương tự như CSMA/CD, mỗi trạm đều phải nghe đường dẫn trước khi gửi cũng như sau khi gửi thông tin. Tuy nhiên, một phương pháp mã hóa bít thích hợp được sử dụng ở đây để ương trường hợp xảy ra xung đột, một tín hiệu sẽ lấn át tín hiệu kia. Ví dụ tương ứng với bit 0 là mức điện áp cao sẽ lấn át mức điện áp thấp của bit 1.
Một tình huống tiêu biểu được minh họa trên Hình 2.26. Ti là thông tin do trạm 1 gửi đi và Ri là thông tín trạm 1 nghe được phản hồl từ đường dẫn, T2 là thông tin do trạm 2 phát đi và R2 là thông tin trạm 2 nghe được. khi hai bức điện khác nhau ở một bit nào đó, trạm thứ hai sẽ phát hiện ra xung đột và ngừng phát, còn trạm thứ nhất có mức tín hiệu lấn át nên coi như không có chuyện gì xảy ra và tiếp tục phát. Trạm thứ hai có thể chờ một thời gian ngẫu nhiên, hoặc chờ khi nào đường dẫn rỗi trở lại sẽ gửi.
Điều kiện ràng buộc
Điều kiện để thực hiện theo cơ chế trên là mỗi trạm đều phải nhận được tín hiệu phản hồl tương ứng với bit vừa gửi, trước khi gửi một bít tiếp theo, như vậy mớl có khả năng dừng lại kịp thời khi xảy ra xung đột cũng như để bit tiếp theo không bị ảnh hưởng. Như vậy, thời gian bit Ti phải lớn hơn hai lần thời gian lan truyền tín hiệu Ts , hay là: 1/v > 2TS, với V là tốc độ truyền < = > i/v > 21/[0,67*300.000.000] < = > iu < 100.000.000 với i là chiều dài dây dẫn và hệ số k = 0,67. Ví dụ, với tốc độ truyền là 1 Mbit/s thì chiều dài dây dẫn phải nhỏ hơn 100m. Rõ ràng, điều kiện ràng buộc ở đây tuy ngặt nghèo hơn so với ở phương pháp CSMA/CD, nhưng không liên quan tới chiều dài tối thiểu của một bức điện.
Qui định mức ưu tiên Mỗi bức điện đều được bắt đầu bằng một dãy bit đặc biệt được gọi là cờ hiệu, sau đó là tới các phần khác như thông tin kiểm soát, địa chỉ,… Đối với phương pháp CSMA/CA, có thể sử dụng mức ưu tiên cho mỗi trạm [hoặc theo loại thông tin] và gắn mã ưu tiên [001, 010, v.v…] vào phần đằng sau cờ hiệu của mỗi bức điện. Bức điện nào có mức ưu tiên cao hơn [tức mã số ưụ tiên thấp hơn] sẽ lấn át các bức điện khác. Trong trường hợp sử dụng mức ưu tiên theo trạm, có thể lấy chính địa chỉ của trạm làm mã số ưu tiên. Cũng có thể kết hợp phương pháp định mức ưu tiên theo loại thông tin và theo địa chỉ. Một bức điện có mức ưu tiên cao nhất được xét trước hết theo loại thông tin và sau đó theo địa chỉ trạm.
Nhờ có phương pháp sử dụng mức ưu tiên mà tính năng thời gian thực của hệ thống được cải thiện. Có thể thấy rõ, tuy bị hạn chế về tốc độ truyền và chiều dài dây dẫn, hiệu suất sử dụng đường truyền ở phương 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 được gửi đi.