Множественный доступ с контролем несущей ( CSMA ) - это протокол управления доступом к среде передачи (MAC), в котором узел проверяет отсутствие другого трафика перед передачей в совместно используемой среде передачи , такой как электрическая шина или диапазон электромагнитного спектра .
А передатчик попытка определить , является ли другая передача выполняется перед началом передачи с использованием механизма несущей смысл. То есть он пытается обнаружить присутствие сигнала несущей от другого узла перед попыткой передачи. Если обнаружена несущая, узел ожидает завершения текущей передачи, прежде чем инициировать свою собственную передачу. Используя CSMA, несколько узлов могут, в свою очередь, отправлять и получать на одном и том же носителе. Передачи одним узлом обычно принимаются всеми другими узлами, подключенными к среде.
Вариации на базовом CSMA включают в себя добавление столкновения -avoidance, обнаружения столкновения и методы столкновения разрешения.
Режимы доступа
Варианты CSMA используют разные алгоритмы, чтобы определить, когда начинать передачу в совместно используемую среду. Ключевой отличительной чертой этих алгоритмов является то, насколько они агрессивны или настойчивы при инициировании передачи. Более агрессивный алгоритм может начать передачу быстрее и использовать больший процент доступной полосы пропускания среды. Обычно это происходит за счет повышенной вероятности столкновения с другими передатчиками.
- 1-постоянный
- 1-persistent CSMA - это агрессивный алгоритм передачи. Когда передающий узел готов к передаче, он определяет, что среда передачи свободна или занята. Если бездействует, то передает немедленно. Если он занят, он непрерывно определяет среду передачи до тех пор, пока она не станет незанятой, а затем передает сообщение ( кадр ) безоговорочно (то есть с вероятностью = 1). В случае коллизии отправитель ожидает случайный период времени и пытается повторить ту же процедуру снова. 1-постоянный CSMA используется в системах CSMA / CD, включая Ethernet .
- Непостоянный
- Непостоянный CSMA - это неагрессивный алгоритм передачи. Когда передающий узел готов передать данные, он определяет, что среда передачи свободна или занята. Если бездействует, то передает немедленно. Если он занят, он переходит к последнему этапу случайного ожидания 1-постоянного CSMA непосредственно перед повторением всего логического цикла снова: он не продолжает проверять занятый канал, пытаясь получить его передачу, отсюда и название. Такой подход снижает вероятность коллизии, приводит к общей более высокой пропускной способности среды передачи, но со штрафом в виде более длительной начальной задержки по сравнению с 1-персистентной.
- P-стойкий
- Этот подход находится между режимами доступа 1-persistent и non-persistent CSMA. [1] Когда передающий узел готов передать данные, он определяет, что среда передачи свободна или занята. Если бездействует, то передает немедленно. Если он занят, то он непрерывно определяет среду передачи, пока она не станет свободной, а затем передает с вероятностью p . Если узел не передает (вероятность этого события 1-p ), он ждет до следующего доступного временного интервала . Если среда передачи не занята, она снова передает с той же вероятностью p . Эта вероятностная задержка повторяется до тех пор, пока кадр не будет окончательно передан или когда будет обнаружено, что среда снова занята (т. Е. Какой-то другой узел уже начал передачу). В последнем случае узел снова повторяет весь логический цикл (который начался с определения среды передачи на предмет незанятости или занятости). p-persistent CSMA используется в системах CSMA / CA, включая Wi-Fi и другие системы пакетной радиосвязи . Обратите внимание, что p = 0- постоянный CSMA отличается от непостоянного CSMA. Оба могут передавать только в начале процедуры (если канал свободен), но их поведение на занятом канале отличается: непостоянный CSMA не пытается обнаружить канал и перезапускает его логический цикл, в то время как p = 0 обязательно. застревает в бесконечном цикле ожидания (поскольку он имеет нулевую вероятность передачи, даже если канал снова переходит в состояние ожидания).
- О-стойкий
- Каждому узлу надзорный узел назначает порядок передачи. Когда среда передачи переходит в режим ожидания, узлы ждут своего временного интервала в соответствии с назначенным им порядком передачи. Узел, назначенный для передачи первым, передает немедленно. Узел, назначенный для передачи второго, ожидает один временной интервал (но к этому времени первый узел уже начал передачу). Узлы контролируют среду передачи от других узлов и обновляют свой назначенный порядок с каждой обнаруженной передачей (т. Е. Они перемещаются на одну позицию ближе к началу очереди). [2] O-persistent CSMA используется CobraNet , LonWorks и сетью контроллеров .
Модификации протокола
При вещании по автомобильным специальным сетям исходные стратегии 1-персистентности и p-постоянства часто вызывают проблему широковещательного шторма . [ необходима цитата ] Для повышения производительности инженеры разработали три модифицированных метода: взвешенное p-постоянство, слот-постоянство 1 и слот-постоянство. [3] [4]
- Множественный доступ с контролем оператора связи и обнаружением коллизий
- CSMA / CD используется для повышения производительности CSMA путем прекращения передачи, как только обнаруживается коллизия, что сокращает время, необходимое перед попыткой повторной попытки. CSMA / CD используется Ethernet .
- Множественный доступ с контролем оператора связи и предотвращением столкновений
- В CSMA / CA предотвращение конфликтов используется для повышения производительности CSMA. Если перед передачей считается, что среда передачи занята, то передача откладывается на случайный интервал. Этот случайный интервал снижает вероятность того, что два или более узла, ожидающих передачи, начнут одновременно передачу после завершения обнаруженной передачи, тем самым уменьшая вероятность коллизии. CSMA / CA используется Wi-Fi .
- CSMA с разрешением коллизий
- CSMA / CR использует приоритеты в заголовке кадра, чтобы избежать коллизий. Он используется в сети контроллеров .
- Виртуальное время CSMA
- VTCSMA предназначен для предотвращения коллизий, создаваемых узлами, одновременно передающими сигналы, и используется в основном в системах жесткого реального времени . Он использует два тактовых генератора для определения приоритета сообщений в зависимости от их крайнего срока. [5]
Смотрите также
Рекомендации
- ^ Ф. Кали, М. Конти и Э. Грегори, «Динамический IEEE 802.11: проектирование, моделирование и оценка производительности», IEEE J. Selected Areas Commun., Вып. 18, стр. 1774–1786, сентябрь 2000 г.
- ^ США 5761431
- ^ Наджафзаде; Ифнин; Карими. "Аналитическая модель для разреженных и плотных транспортных сетей Ad hoc". «Достижения в области компьютерных наук и информационных технологий» : Первая международная конференция по компьютерным наукам и информационным технологиям, CCSIT 2011. стр. 211.
- ^ Чой и др .: «Надежная схема вещания независимо от распределения транспортных средств в специальных автомобильных сетях» . Журнал EURASIP по беспроводным коммуникациям и сетям 2014 2014: 133. doi : 10.1186 / 1687-1499-2014-133 [доступ 2 сентября 2017 г.].
- ^ Кришна, CM; Шин, KG (1997). Системы реального времени . Макгроу-Хилл Высшее образование. п. 240. ISBN 978-0-07-070115-1.
- Общий
- Эндрю С. Таненбаум , Компьютерные сети . Прентис-Холл, Верхняя Седл-Ривер, Нью-Джерси (2003 г.). 892 стр. ISBN 0-13-066102-3