CSMA

În telecomunicații CSMA , ( acronimul în engleză pentru Carrier Sense Multiple Access traductibil ca: protocol de acces multiplu cu detectare a operatorului de transport) indică o tehnică de transmitere a datelor care se bazează pe acces multiplu prin detectarea operatorului de transport. Este un protocol MAC ( Media Access Control ), așadar plasat la al doilea nivel al modelului ISO / OSI , în rețelele de magistrală pentru a partaja capacitatea rețelei între mai multe gazde , împiedicând transmiterea simultană a două dispozitive, generând o coliziune.

Descriere

Protocolul pune în aplicare directiva: „Ascultați înainte de a transmite. Dacă găsiți canalul ocupat, așteptați și încercați din nou mai târziu în conformitate cu un mod de retransmisie stabilit” .

Când un computer transmite date pe cablu există un semnal electric numit purtător (nu trebuie confundat cu unda purtătoare utilizată în telecomunicații pentru modulație ; de fapt, vorbim despre un protocol pentru transmisiile în bandă de bază, deci fără modulație); toate computerele conectate la mediul de transmisie sunt capabile să detecteze prezența unui semnal electric care se propagă pe mediul în cauză sau să detecteze o transmisie în curs.

În rețea există mai multe noduri care pot transmite și primi simultan ( acces multiplu ). Înainte de a începe transmiterea datelor, fiecare dispozitiv trebuie să verifice dacă alte noduri transmit deja pe canal, detectând purtătorul ( Carrier Sense ). Dacă canalul este liber, începe transmisia, altfel așteaptă un timp arbitrar înainte de a încerca să transmită din nou. Diferitele metodologii de așteptare oferă trei variante ale acestei tehnici de așteptare pentru transmisie:

CSMA persistent (1-persistent): verifică continuu dacă canalul este liber, de îndată ce este liber este transmis.
CSMA non-persistent (0-persistent): se numește non-persistent deoarece verificați pentru prima dată dacă canalul este liber, dacă nu, așteptați un interval aleatoriu (strict mai mare decât timpul de transmisie al unui cadru ) înainte de a verifica canalul.
CSMA p -persistent : este utilizat în canale împărțite în intervale de timp. Odată ce canalul este verificat:

dacă este liber, transmite imediat cu probabilitatea p, sau retransmite transmisia la următorul interval cu probabilitatea q = 1-p, dacă acesta este și liber, transmite altfel trimite înapoi, dacă în schimb este ocupat se comportă ca un coliziune și așteaptă un interval de timp aleatoriu pentru a retransmite apoi;
dacă este ocupat de la început, așteaptă până la următorul interval și se repetă algoritmul de mai sus;
dacă se detectează o coliziune, este așteptat un interval de timp aleatoriu înainte de a reîncerca transmisia.

Beneficii

CSMA reprezintă protocolul cel mai ușor de implementat care permite accesul multiplu la un canal de comunicație partajat de mai mulți utilizatori și, în același timp, foarte eficient / flexibil în funcție de numărul de terminale, adică în ceea ce privește scalabilitatea rețelei. Un protocol de partajare a timpului ( TDMA ), de exemplu, ar avea dezavantajul în comparație cu CSMA de a necesita un mecanism de sincronizare în intervalul de timp al competenței atât în transmisia, cât și în recepția de către stațiile de emisie-recepție, adică un aparat de emisie-recepție mai complex și mai scump. să implementeze. Pe de altă parte, un protocol de partajare a frecvenței ( FDMA ) ar avea dezavantajul de a necesita o alocare statică a lățimii de bandă pentru fiecare stație de transmisie, care însăși s-ar epuiza foarte repede pe măsură ce crește numărul de terminale de rețea și, de asemenea, necesitatea unei aparate de recepție mult mai complexe pentru a putea primi pe toate benzile de transmisie. O situație similară de complexitate a aparatului transceiver și probleme mari de scalabilitate ar apărea și cu CDMA . Cu toate acestea, în CSMA, toate acestea nu sunt necesare: utilizatorii pot transmite pe întreaga lățime de bandă a canalului fără niciun tip de sincronizare, dar numai cu constrângerea regulilor de acces dictate de protocolul însuși.

Rezolvarea conflictului

Protocolul CSMA singur nu este suficient pentru a preveni apariția conflictelor. De fapt, se poate întâmpla ca întârzierea propagării semnalului pe canal să determine un dispozitiv să nu observe că un alt terminal a început deja transmisia. În acest caz, ambele transmit date, care inevitabil vor interfera atunci când vor ajunge în același punct al cablului. O astfel de interferență se numește coliziune . Nu cauzează nicio deteriorare a dispozitivelor, dar face imposibilă primirea corectă a datelor.

În CSMA pur, transmițătorul nu este, prin urmare, capabil să detecteze coliziuni în timpul unei transmisii, prin urmare nu este capabil să știe dacă cadrul trimis a fost primit corect. Dacă cadrele se pierd cu o frecvență prea mare, receptorul poate implementa un mecanism de feedback . Dacă confirmarea nu ajunge într-un anumit timp (numit timeout), emițătorul încearcă o nouă transmisie a cadrului colisionat.

În unele rețele se poate utiliza tehnica de detectare a coliziunilor (CD) care permite emițătorului să detecteze rapid orice coliziune în timpul transmisiei, îmbunătățind tehnica clasică CSMA. În acest fel, emițătorul știe că trebuie să oprească transmisia cadrului ciocnit și că trebuie să-l retransmită fără să aștepte expirarea. Pentru a utiliza protocolul CSMA / CD este necesar ca:

emițătorul poate asculta canalul pe care transmite;
timpul de propagare a semnalului de două ori între cele mai îndepărtate stații ( RTT Round Trip time ) este mai mic decât timpul de transmisie al unui cadru.

Aceste condiții sunt îndeplinite în rețelele locale cu fir (LAN).

Dacă canalul nu îndeplinește condițiile pentru utilizarea CSMA / CD, frecvența coliziunilor poate fi totuși redusă folosind tehnici precum Evitarea coliziunii (CA) . Acest lucru se întâmplă, de exemplu, în canalul radio, unde emițătorul nu poate asculta canalul în timpul transmisiei.

Folosind CSMA

Ethernet IEEE 802.3x utilizează accesul multiplu Carrier Sense cu detecție coliziune ( CSMA / CD )
WI-FI IEEE 802.11x utilizează accesul multiplu Carrier Sense cu evitare a coliziunilor ( CSMA / CA )
Rețeaua de suprafață a controlorului utilizează accesul multiplu Carrier Sense cu arbitraj pe biți ( CSMA / BA )

Elemente conexe

linkuri externe

( EN ) CSMA , în Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.

Portal telematic : accesați intrări Wikipedia care vorbesc despre rețele, telecomunicații și protocoale de rețea