Transcript Aloha, CSMA - WordPress.com

Avramović Aleksandar
Armankarević Dejan
Protokoli za pristup medijumu

ALOHA
1. Čist (Pure) Aloha
2. Aloha sa vremenskim intervalima (sloted)

CSMA
1. 1-trajni (1-persistent) CSMA
2. Povremeni (non-persistent) CSMA
3. P- trajni (p-persistent) CSMA

CSMA\ CD (sa detekcijom kolizije)
Čist (Pure) ALOHA protokol za
višekorisnički pristup
 ALOHA protokol patentiran je od strane Normana
Abramsona sa Havajskog univerziteta sedamdesetih
godina i predstavlja elegantnu metodu za rešavanje
problema pristupanja kanalu. Iako je u originalnom
protokolu korišćeno radiodifuzno emitovanje, osnovna
ideja je primenljiva na sve vidove pristupa zajedničkom
kanalu.
Korisnici šalju kad god imaju podatke za slanje, tj.
u potpuno proizvoljno odabranim vremenima
 Dolazi do kolizije (sudara), takvi okviri će biti
uništeni, a pošiljalac će to ustanoviti osluškivanjem
kanala
 Ako je okvir uništen, pošiljalac čeka neko vreme i
šalje ga ponovo
 Taj vremenski interval čekanja mora biti slučajno
odabran
 “Takmičarski” (contention) sistem - sistem sa
više korisnika koji dele zajednički kanal tako da
dolazi do konflikata

Na slici je skicirano generisanje okvira u čistom ALOHA sistemu. Kada
god dva korisnika pokušavaju da zauzmu kanal u istom trenutku,
okviri se oštećuju. Čak iako se samo par bitova preklopi, nastaje
kolizija.
Kolizija se javlja uvek kada dva okvira žele
da koriste kanal u isto vreme, čak i ako se
samo jedan bit novog okvira prekrije sa
samo zadnjim bitom okvira koji je gotovo
stigao.
 Pitanje efikasnosti ALOHA kanala, tj.
koliko prenesenih okvira izbegne koliziju
pod tim “haotičnim” uslovima? maksimalno iskorišćenje kanala je 18%, s
većim prometom raste i broj sudara, a
iskorišćenje pada.

Okvir se neće sukobiti ako se ne nalazi u intervalu prikazanom
na slici, a čija je dužina 2t, gde je t jedinično vreme prenosa
okvira.
ALOHA sa vremenskim
intervalima (sloted)



Godine 1972. Roberts je objavio metodu
dupliranja kapaciteta ALOHA sistema
uvođenjem podele vremena na intervale
konačne dužine i da svaki interval odgovara
vremenu prenosa jednog okvira.
Jedan od načina da se to postigne bio bi da
posebna stanica emituje odgovarajući signal
na početku svakog okvira.
Na ovaj način je period ranjivosti smanjen sa
2t na t, tako da sada protok iznosi:
S = Ge-2G
Odnos između pokušanog i stvarnog saobraćaja, prikazan je na
slici. Maksimalni protok je omogućen pri G=0.5, uz S=0.5e, što
iznosi oko 0.184, tj oko 18%.
CSMA
CSMA - Carrier Sense Multiple Access grupa
protokola
 Carrier Sense protokoli - oni protokoli kod kojih
stanice osluškuju medijum za prenos tj. što rade
druge stanice i u zavisnosti od toga šalju
informaciju ili ne.
 Kod CSMA potreban je algoritam pomoću kojeg
će se odrediti šta stanica treba da učini ako je
medijum zauzet.

1-trajni(1-persistent) CSMA
Stanica šalje okvir sa verovatnoćom 1 kadgod ustanovi da je
medijum za slanje slobodan.
PRAVILA
1. ako je medijum slobodan, šalje
2. ako je medijum zauzet, nastavlja “slušati” dok se kanal ne
oslobodi i onda odmah šalje
3. ako dođe do kolizije, čeka slučajni vremenski interval i
ponavlja 1. korak
 Efikasnost protokola zavisi od kašnjenja signala koji šalju
stanice (jedna stanica može poslati okvir ako nije registrovala
signal druge stanice o zauzetosti kanala) - dolazi do kolizije
 Primer kolizije: 2 stanice čekaju da treća završi, te istovremeno
počinju da šalju (stanice ne proveravaju da li neka stanica već
čeka)
 Manja kolizija nego kod ALOHA protokola

Povremeni (non-persistent)
CSMA
manje “sebičan” od 1-persistent CSMA
PRAVILA
1. ako je medijum slobodan, šalje
2. ako je medijum zauzet, čeka slučajni vremenski
interval i ponavlja 1. korak
3. smanjuje se kolizija, ali je medijum delimično
neiskorišćen (čeka se iako se medijum već
oslobodio)

P- trajni (p-persistent) CSMA
kompromis koji želi da smanji i koliziju i neiskorišćenost
medijuma
 primjenjuje se na kanalima podeljenim u vremenske intervale
 p = verovatnoća slanja (p=1=100% tj. uvek šalje)
PRAVILA
1. ako je medijum slobodan šalje sa verovatnoćom p (čeka tj.
odlaže slanje za jedan vremenski interval (slot) sa
verovatnoćom (1’p)=q; interval je obično jednak 2 t
2. ako je medijum zauzet, nastavlja “slušati” dok se kanal ne
oslobodi i ponavlja 1. korak
 što je p manji, stanice duže čekaju na slanje, ali se kolizija
smanjuje

Poređenje iskorišćenja kanala i opterećenja za
različite protokole slučajnog pristupa.
CSMA\ CD
poboljšani CSMA: stanice prekidaju prenos čim ustanove da
je došlo do kolizije čime se štedi i vreme i propusnost
 kolizija se može ustanoviti na primer tako da se jačina
primljenog signala uporedi sa poslatim signalom
 često se koristi za LAN (npr. jednu verziju koristi Ethernet)
PRAVILA
1. ako je medijum slobodan, A odmah šalje
2. ako je medijum zauzet, A nastavlja da osluškuje medijum i
čim se oslobodi šalje
3. ako se ustanovi kolizija za vreme prenosa, A šalje kratki
signal kako bi sve ostale stanice saznale za koliziju
4. nakon slanja signala, čeka slučajan vremenski interval
(naziva se period odustajanja - backoff) i ponavlja korak 1.

CSMA/CD može biti u jednom od tri stanja: sudar,
transmisija ili zauzeće.


Model za CSMA/CD sastoji se od izmenjivanja
perioda borbe za medijum (contention) i perioda
prenosa (transmission) s periodima mirovanja
stanica (idle).
primer 1:
t0 - A šalje
t1 - B i C su spremni za slanje, C šalje jer nije
ustanovio da A šalje
t2 - C ustanovio koliziju i prekinuo prijenos
t3 - A ustanovio koliziju kad mu je stigao signal od
C
Rad CSMA\ CD
za jedan interval se uzima 2t
 primer 2:

 u trenutku t=0 A šalje okvir ka B t=t
 B šalje okvir (samo malo pre nego što je
okvir A stigao)
 u trenutku t=t B je ustanovio koliziju i prestao
da šalje
 u trenutku t= 2t A je ustanovio koliziju
Utvrđivanje kolizije

važno pravilo za CSMA/CD sisteme: okviri
moraju biti dovoljno dugački (tj. definiše se
najmanja dužina svih okvira) kako bi se
mogla otkriti kolizija pre kraja prenosa tj.
treba osigurati da je vreme povratka za sve
okvire 2t