Carrier -sense multiple access - Carrier-sense multiple access

Carrier-sense multiple access ( CSMA ) er en protokoll for media access control (MAC) der en node verifiserer fravær av annen trafikk før den sender på et delt overføringsmedium , for eksempel en elektrisk buss eller et bånd i det elektromagnetiske spekteret .

Under CSMA bruker en sender en bærersensningsmekanisme for å avgjøre om en annen overføring pågår før en overføring starter. Det vil si at den prøver å oppdage tilstedeværelsen av et bæresignal fra en annen node før den prøver å overføre. Hvis en transportør blir registrert, venter noden på at overføringen som pågår slutter før den starter sin egen overføring. Ved hjelp av CSMA kan flere noder på sin side sende og motta på samme medium. Overføringer fra en node blir vanligvis mottatt av alle andre noder som er koblet til mediet.

Variasjoner på grunnleggende CSMA inkluderer tillegg av kollisjon- unngåelse ( CSMA/CA ), kollisjonsdeteksjon ( CSMA/CD ) og kollisjonsoppløsningsteknikker.

Tilgangsmoduser

Variasjoner av CSMA bruker forskjellige algoritmer for å bestemme når overføringen skal startes til det delte mediet. Et sentralt kjennetegn ved disse algoritmene er hvor aggressive eller vedvarende de er for å starte overføring. En mer aggressiv algoritme kan begynne overføringen raskere og bruke en større prosentandel av tilgjengelig båndbredde for mediet. Dette er vanligvis på bekostning av økt sannsynlighet for kollisjon med andre sendere.

1-vedvarende
1-persistent CSMA er en aggressiv overføringsalgoritme. Når overføringsnoden er klar til å overføre, registrerer den overføringsmediet for inaktiv eller opptatt. Hvis den er inaktiv, sender den umiddelbart. Hvis den er opptatt, registrerer den overføringsmediet kontinuerlig til det blir inaktiv, og sender deretter meldingen (en ramme ) ubetinget (dvs. med sannsynlighet = 1). I tilfelle en kollisjon , venter avsenderen på en tilfeldig periode og prøver den samme prosedyren igjen. 1-persistent CSMA brukes i CSMA/CD-systemer inkludert Ethernet .
Ikke-vedvarende
Ikke-vedvarende CSMA er en ikke-aggressiv overføringsalgoritme. Når overføringsnoden er klar til å overføre data, registrerer den overføringsmediet for inaktiv eller opptatt. Hvis den er inaktiv, sender den umiddelbart. Hvis den er opptatt, hopper den til det siste tilfeldige ventetrinnet i 1-persistent CSMA direkte før den logiske syklusen gjentas igjen: den fortsetter ikke med å sjekke den opptatte kanalen og prøver å få overføringen, derav navnet. Denne tilnærmingen reduserer sjansen for kollisjon, resulterer i generelt høyere middels gjennomstrømning, men med en straff på lengre innledende forsinkelse sammenlignet med 1 - vedvarende.
P-vedvarende
Denne tilnærmingen ligger mellom 1-vedvarende og ikke-vedvarende CSMA-tilgangsmodus. Når overføringsnoden er klar til å overføre data, registrerer den overføringsmediet for inaktiv eller opptatt. Hvis den er inaktiv, sender den umiddelbart. Hvis den er opptatt, registrerer den overføringsmediet kontinuerlig til det blir inaktiv, og sender deretter med sannsynlighet s . Hvis noden ikke sender (sannsynligheten for denne hendelsen er 1-p ), venter den til neste tilgjengelige tidsluke . Hvis overføringsmediet ikke er opptatt, sender det igjen med samme sannsynlighet s . Denne sannsynlighetsfeltet gjentar seg til rammen er endelig overført eller når mediet er blitt opptatt igjen (dvs. at en annen node allerede har begynt å sende). I sistnevnte tilfelle gjentar noden hele den logiske syklusen (som begynte med å kjenne overføringsmediet for inaktiv eller opptatt) igjen. p-persistent CSMA brukes i CSMA/CA-systemer inkludert Wi-Fi og andre pakkeradiosystemer . Vær oppmerksom på at p = 0 -vedvarende CSMA er forskjellig fra ikke -vedvarende CSMA. Begge kan bare sende i begynnelsen av prosedyren (hvis kanalen er inaktiv), men deres oppførsel på en travel kanal er forskjellig: ikke-vedvarende CSMA prøver ikke å føle kanalen og starter den logiske syklusen på nytt, mens p = 0 nødvendigvis blir sittende fast i en uendelig ventesløyfe (siden den har null sannsynlighet for overføring selv om kanalen går tilbake til å være inaktiv).
O-vedvarende
Hver node tildeles en overføringsordre av en tilsynsnode. Når overføringsmediet går på tomgang, venter noder på tidsluken i samsvar med den tildelte overføringsrekkefølgen. Noden som er tilordnet til å overføre, sender først umiddelbart. Noden som er tilordnet til å sende andre venter ett tidsluke (men på den tiden har den første noden allerede begynt å sende). Noder overvåker mediet for overføringer fra andre noder og oppdaterer den tildelte rekkefølgen med hver oppdaget overføring (dvs. de flytter en posisjon nærmere fronten av køen). O-persistent CSMA brukes av CobraNet , LonWorks og kontrollernettverket .

Protokollendringer

Ved kringkasting over kjøretøy ad hoc-nettverk forårsaker de originale 1-persistens- og p-persistens-strategiene ofte kringkastingsstormproblemet . For å forbedre ytelsen utviklet ingeniører tre modifiserte teknikker: vektet p-persistens, slotted 1-persistence og slotted p-persistence.

Carrier-sense multiple access med kollisjonsdeteksjon
CSMA/CD brukes til å forbedre CSMA -ytelsen ved å avslutte overføringen så snart en kollisjon oppdages, og dermed forkorte tiden som kreves før et nytt forsøk kan gjøres. CSMA/CD brukes av Ethernet .
Carrier-sense multiple access med kollisjons unngåelse
I CSMA/CA brukes kollisjons unngåelse for å forbedre ytelsen til CSMA. Hvis overføringsmediet kjennes opptatt før overføring, utsettes overføringen for et tilfeldig intervall. Dette tilfeldige intervallet reduserer sannsynligheten for at to eller flere noder som venter på å sende vil begynne overføringen samtidig ved avslutning av den detekterte overføringen, og reduserer dermed forekomsten av kollisjon. CSMA/CA brukes av Wi-Fi .
CSMA med kollisjonsoppløsning
CSMA/CR bruker prioriteringer i rammeoverskriften for å unngå kollisjoner. Den brukes i Controller Area Network .
Virtuell tid CSMA
VTCSMA er designet for å unngå kollisjon generert av noder som sender signaler samtidig, hovedsakelig brukt i harde sanntidssystemer . Den bruker to klokker til å prioritere meldinger basert på fristen.

Se også

Referanser

Generell