Acceso múltiple por detección de portadora (CSMA) – Part 1

Este método se desarrolló para disminuir las posibilidades de colisiones cuando dos o más estaciones comienzan a enviar sus señales a través de la capa de enlace de datos. El acceso múltiple de Carrier Sense requiere que cada estación verifique primero el estado del medio antes de enviarlo. 

Prerequisite - Multiple Access Protocols

Tiempo vulnerable:

 Vulnerable time = Propagation time (Tp)

Los métodos de persistencia se pueden aplicar para ayudar a la estación a tomar medidas cuando el canal está ocupado/inactivo.  

1. Acceso múltiple con detección de portadora y detección de colisiones (CSMA/CD):

En este método, una estación monitorea el medio después de enviar una trama para ver si la transmisión fue exitosa. Si tiene éxito, la estación finaliza, si no, la trama se envía de nuevo. 

En el diagrama, comienza a enviar el primer bit de su trama en t1 y como C ve el canal inactivo en t2, comienza a enviar su trama en t2. C detecta la trama de A en t3 y cancela la transmisión. A detecta la trama de C en t4 y aborta su transmisión. El tiempo de transmisión para la trama de C es, por lo tanto, t3-t2 y para la trama de A es t4-t1          

Por lo tanto, el tiempo de transmisión de la trama (Tfr) debe ser al menos el doble del tiempo máximo de propagación (Tp) . Esto se puede deducir cuando las dos estaciones involucradas en una colisión están separadas por una distancia máxima. 

Proceso: Todo el proceso de detección de colisiones se puede explicar de la siguiente manera: 

Rendimiento y eficiencia: el rendimiento de CSMA/CD es mucho mayor que el de ALOHA puro o ranurado.  

• Para el método persistente 1, el rendimiento es del 50 % cuando G=1.
• Para el método no persistente, el rendimiento puede llegar hasta el 90 %.

2. Acceso múltiple por detección de portadora con prevención de colisiones (CSMA/CA) –

La idea básica detrás de CSMA/CA es que la estación debería poder recibir mientras transmite para detectar una colisión de diferentes estaciones. En las redes cableadas, si se produce una colisión, la energía de la señal recibida casi se duplica y la estación puede detectar la posibilidad de colisión. En el caso de las redes inalámbricas, la mayor parte de la energía se utiliza para la transmisión y la energía de la señal recibida aumenta solo entre un 5 y un 10 % si se produce una colisión. La estación no puede utilizarlo para detectar colisiones. Por lo tanto , CSMA/CA ha sido especialmente diseñado para redes inalámbricas . 

Estos son tres tipos de estrategias: 

1. InterFrame Space (IFS): cuando una estación encuentra el canal ocupado, detecta el canal nuevamente, cuando la estación encuentra un canal inactivo, espera un período de tiempo llamado tiempo IFS . IFS también se puede utilizar para definir la prioridad de una estación o una trama. Cuanto mayor sea el IFS menor es la prioridad.
2. Ventana de Contención: Es la cantidad de tiempo dividido en franjas horarias. Una estación que está lista para enviar tramas elige un número aleatorio de ranuras como tiempo de espera .
3. Reconocimientos: Los reconocimientos positivos y el temporizador de tiempo de espera pueden ayudar a garantizar una transmisión exitosa de la trama.

Proceso: Todo el proceso de prevención de colisiones se puede explicar de la siguiente manera:  

Tipos de modos de acceso CSMA:

Hay 4 tipos de modos de acceso disponibles en CSMA. También se conoce como 4 tipos diferentes de protocolos CSMA que deciden el momento de comenzar a enviar datos a través de un medio compartido.

1. 1-Persistente: Primero detecta el canal compartido y entrega los datos de inmediato si el canal está inactivo. De lo contrario, debe esperar y rastrear continuamente hasta que el canal quede inactivo y luego transmitir el cuadro sin condiciones tan pronto como lo haga. Es un algoritmo de transmisión agresivo.
2. No Persistente:  Primero evalúa el canal antes de transmitir datos; si el canal está inactivo, el Node transmite datos de inmediato. Si no, la estación debe esperar una cantidad de tiempo arbitraria ( no continuamente ), y cuando descubre que el canal está vacío, envía las tramas.
3. P-Persistente: Consiste en los modos 1-Persistente y No Persistente combinados. Cada Node observa el canal en el modo P-Persistente, y si el canal está inactivo, envía una trama con una probabilidad P. Si los datos no se transfieren, la trama se reinicia con el siguiente intervalo de tiempo después de esperar un período aleatorio (q = 1-p de probabilidad).
4. O-Persistente: Un Node supervisor da a cada Node una orden de transmisión. Los Nodes esperan su intervalo de tiempo de acuerdo con su secuencia de transmisión asignada cuando el medio de transmisión está inactivo.