Acceso múltiple con detección de portadora

El acceso múltiple con detección de portadora ( CSMA ) es un protocolo de control de acceso al medio (MAC) en el que un nodo verifica la ausencia de otro tráfico antes de transmitir en un medio de transmisión compartido , como un bus eléctrico o una banda del espectro electromagnético .

En CSMA, un transmisor utiliza un mecanismo de detección de portadora para determinar si hay otra transmisión en curso antes de iniciar la suya. Es decir, intenta detectar la presencia de una señal portadora de otro nodo antes de transmitir. Si se detecta una portadora, el nodo espera a que finalice la transmisión en curso antes de iniciar la suya. Mediante CSMA, varios nodos pueden, a su vez, enviar y recibir en el mismo medio. Las transmisiones de un nodo suelen ser recibidas por todos los demás nodos conectados al medio.

Las variaciones del CSMA básico incluyen la adición de técnicas de evitación de colisiones ( CSMA/CA ), detección de colisiones ( CSMA/CD ) y resolución de colisiones.

Modos de acceso

Las variantes de CSMA utilizan distintos algoritmos para determinar cuándo iniciar la transmisión en el medio compartido. Una característica distintiva clave de estos algoritmos es su agresividad o persistencia al iniciar la transmisión. Un algoritmo más agresivo puede comenzar la transmisión más rápidamente y utilizar un mayor porcentaje del ancho de banda disponible del medio. Esto suele conllevar una mayor probabilidad de colisión con otros transmisores.

1-persistent

CSMA 1-persistente es un algoritmo de transmisión agresivo. Cuando el nodo transmisor está listo para transmitir, detecta si el medio de transmisión está libre o ocupado. Si está libre, transmite inmediatamente. Si está ocupado, detecta el medio de transmisión continuamente hasta que se libera, momento en el que transmite el mensaje (una trama ) incondicionalmente (es decir, con probabilidad = 1). En caso de colisión , el emisor espera un período de tiempo aleatorio e intenta el mismo procedimiento nuevamente. CSMA 1-persistente se utiliza en sistemas CSMA/CD, incluyendo Ethernet .

No persistente

CSMA no persistente es un algoritmo de transmisión no agresivo. Cuando el nodo transmisor está listo para transmitir datos, detecta si el medio de transmisión está libre o ocupado. Si está libre, transmite inmediatamente. Si está ocupado, salta directamente al paso de espera aleatoria final de CSMA 1-persistente antes de repetir todo el ciclo lógico: no persiste en comprobar el canal ocupado intentando transmitir, de ahí su nombre. Este enfoque reduce la probabilidad de colisión y resulta en un mayor rendimiento general del medio, pero con la desventaja de un retardo inicial mayor en comparación con 1-persistente.

P persistente

Este enfoque se sitúa entre los modos de acceso CSMA 1-persistente y no persistente. ^{[ 1 ]} Cuando el nodo transmisor está listo para transmitir datos, detecta si el medio de transmisión está libre o ocupado. Si está libre, transmite inmediatamente. Si está ocupado, detecta el medio de transmisión continuamente hasta que se vuelve libre, y luego transmite con probabilidad p . Si el nodo no transmite (la probabilidad de este evento es 1-p ), espera un período de tiempo aleatorio antes de volver a intentar el mismo procedimiento, utilizando la misma probabilidad p . ^{[ 2 ]} Si el medio de transmisión no está ocupado, vuelve a transmitir con la misma probabilidad p . Esta espera probabilística se repite hasta que la trama se transmite finalmente o cuando se detecta que el medio vuelve a estar ocupado (es decir, algún otro nodo ya ha comenzado a transmitir). En este último caso, el nodo repite todo el ciclo lógico (que comenzó con la detección del medio de transmisión para libre o ocupado) de nuevo. El CSMA p-persistente se utiliza en sistemas CSMA/CA, incluidos Wi-Fi y otros sistemas de radio por paquetes . Cabe destacar que el protocolo CSMA persistente con p = 0 es diferente del protocolo CSMA no persistente. Ambos solo pueden transmitir al inicio del procedimiento (si el canal está inactivo), pero su comportamiento en un canal ocupado difiere: el protocolo CSMA no persistente no intenta detectar el canal y reinicia su ciclo lógico, mientras que el protocolo con p = 0 necesariamente se queda atascado en un bucle infinito de espera (ya que tiene una probabilidad cero de transmisión incluso si el canal vuelve a estar inactivo).

O persistente

Cada nodo recibe un orden de transmisión asignado por un nodo supervisor. Cuando el medio de transmisión queda inactivo, los nodos esperan su intervalo de tiempo de acuerdo con su orden de transmisión asignado. El nodo asignado para transmitir primero transmite inmediatamente. El nodo asignado para transmitir segundo espera un intervalo de tiempo (pero para entonces el primer nodo ya ha comenzado a transmitir). Los nodos monitorean el medio para transmisiones de otros nodos y actualizan su orden asignado con cada transmisión detectada (es decir, se mueven una posición más cerca del frente de la cola). ^{[ 3 ]} O-persistent CSMA es utilizado por CobraNet , LonWorks y la red de área de controlador .

Modificaciones del protocolo

Al transmitir a través de redes ad hoc vehiculares, las estrategias originales de persistencia 1 y persistencia p suelen causar el problema de la tormenta de difusión . Para mejorar el rendimiento, los ingenieros desarrollaron tres técnicas modificadas: persistencia p ponderada, persistencia 1 ranurada y persistencia p ranurada. ^[⁴^]^[⁵^]