Transcript CSMA/CD – CSMA/CA

CSMA/CD –
CSMA/CA
Thiago Merege Pereira
[email protected]
http://www.ppgia.pucpr.br/~tmp
LAN – LOCAL AREA
NETWORKS
A
tecnologia de redes locais
(Ethernet) baseia-se no princípio
de comunicação com broadcast
físico.
LAN – LOCAL AREA
NETWORKS
A
B
C
CSMA/CD

O padrão Ethernet é baseado na
arquitetura CSMA/CD (Carrier Sense
Multiple Access with Collision
Detection).

Somente uma estação pode transmitir
por vez.
CSMA/CD

CS (Carrier Sense) – capacidade de determinar
se o meio está em uso. Na falta de sinal, o
meio está livre.

MA (Multiple Access) – capacidade do meio
para suportar diversos usuários
simultaneamente. O maior número de usuários
acarreta uma maior probabilidade de colisão.

CD (Collision Detection) – capacidade para
detectar a ocorrência de uma colisão.
Operação
i) Uma estação sempre ouve o meio antes de
transmitir, e só transmite se o meio estiver
desocupado.
ii) Durante a transmissão, a estação compara o que
está transmitindo com o que está recebendo, se for
diferente, então conclui que ocorreu uma colisão.
iii) Em caso de colisão, a estação para imediatamente
de transmitir, espera um tempo randômico
selecionado entre 0 e T (512 bit times), e tenta
novamente.
iv) Se houver colisão, o intervalo de tempo randômico
é dobrado novamente (0 a 2xT).
v) Se houver novamente colisão, o passo iv é repetido
até 16 vezes.
Problema 1

O tempo médio para ganhar acesso
ao meio aumenta com o número de
computadores na rede.
O tempo de propagação afeta a
taxa de ocupação do meio
T
A transmite
A recebe
A
B recebe
B
 = tempo do sinal ir de A até B
B transmite
Exemplo



Quadro de 100 bits e Taxa de Transmissão de 10 Mbps
 Tempo para transmitir um quadro T = 100 / 10 x 106 =
10-5 s
Velocidade de propagação no meio: 200.000 Km/s
 Tempo de propagação:  = 10-6s para 200 m.
 Tempo de propagação:  = 10-5s para 2.000 m.
Eficiência = T / (T + )
 Eficiência200m = 91%
 Eficiência2000m = 50%
 Eficiência100Mbits e 2000m = 9,1%
Detecção de colisão
colisão detectada por A
A transmite
A
B transmite
B

colisão detectada por B
Exemplo

Eficiência = 1 / (1 + 6,44/T)

(SCHWARTZ, Mischa. Information transmisson,
modulation and noise).

Tempo de propagação  = 10-6 para 200 m.
Tempo para transmitir um quadro T = 10-5 s (quadro
de 100 bits a 10 Mbps).


Eficiência
 Eficiência200m = 60,8%
 Eficiência2000m = 13,4%
 Eficiência100Mbits e 2000m = 1,52%
Limitações das LANs

O número de estações é limitado
 Como apenas uma estação pode transmitir de
cada vez, o desempenho da rede diminui na
medida em que muitas estações são colocadas
no mesmo barramento.

A distância entre estações é limitada
 Para evitar colisões, as estações “escutam” o
barramento antes de transmitir, e só transmitem
se o barramento estiver desocupado.
 Quanto maior a distância entre as estações,
maior a chance de ocorrer colisões no
barramento, levando a rede para um estado de
colapso e baixo desempenho.
WLAN – Wireless Local
Area Network

Detectar uma colisão não é possível em
redes sem fio. É necessário um outro
modo para o acesso ao meio.

Ethernet: duas estações transmitindo
simultaneamente – mudança na
amplitude do sinal.

802.11: as colisões devem ser evitadas.
Modo de operação: ad hoc
C
B
A
Modo de operação: infraestruturada
A
B
C
CSMA/CA

Carrier Sense Multiple Access with
Collision Avoidance.

Mecanismo de detecção de colisão
implícito: não recepção de uma
confirmação (acknowledgment).
WLAN – Carrier Sense

Uso de dois métodos:
 Verificar
se algum sinal está
presente no meio físico.
 CS
virtual: network allocation vector
(NAV).
Network Allocation Vector
(NAV)
duração da mensagem:
10ms
A
B
atualizar NAV:
NAV = 10ms
C
atualizar NAV:
NAV = 10ms
Operação
Estação pronta para
transmissão
Transmitir quadro
Sim
Não
Meio livre?
Não
Slot Times = 0?
Sim
Sim
NAV = 0?
Sim
Gerar backoff
aleatório
Canal livre?
Não
Não
Decrementar
contador backoff
Quadro ACK

Confirmação de recepção enviada
pelo destino do quadro à origem.

Não há mecanismo de backoff e o
intervalo de espera é menor.
A
K
AC
M
en
sa
ge
m
Quadro ACK
B
C
Perda de pacotes em redes
sem fio
Multipercurso: reflexão do sinal no
ambiente.
 Atenuação do sinal.
 Fading: flutuação da relação
sinal/ruído.
 Transmissões simultâneas.

Diferenças entre redes
cabeadas e sem fio
Característica da rede
Rede cabeada
Rede sem fio
Verificação visual de
conectividade
Local de presença de
um cabo.
Indeterminável.
Visibilidade na mesma rede
Todas as estações
“escutam” umas às
outras.
Estações podem
não “escutar”
outras presentes na
mesma rede.
Visibilidade entre redes
Redes são invisíveis
uma a outra e não se
interferem.
Geralmente visíveis
e podem afetar o
desempenho umas
das outras.
Propriedades atmosféricas
Não é afetada.
Pode ser afetada.
Propriedades do ambiente
(terreno, objetos)
Não é afetada.
Fortemente
afetada.
Conectividade e mobilidade
Somente onde o
cabo está
fisicamente
disponível.
Além dos limites da
infra-estrutura
cabeada.