Множественный доступ с контролем несущей и предотвращением коллизий

редактировать

Метод множественного доступа к компьютерной сети

Множественный доступ с контролем несущей и предотвращением коллизий (CSMA / CA ) в компьютерных сетях - это сетевой метод множественного доступа, в котором используется обнаружение несущей, но узлы пытаются чтобы избежать коллизий, начав передачу только после того, как канал определен как "свободный". Когда они передают, узлы передают свои пакетные данные целиком.

Это особенно важно для беспроводных сетей, где обнаружение коллизии альтернативного CSMA / CD невозможно из-за того, что беспроводные передатчики теряют чувствительность своих приемников во время передачи пакетов.

CSMA / CA ненадежен из-за проблемы со скрытым узлом.

CSMA / CA - это протокол, который работает на канальном уровне (уровень 2) Модель OSI.

Упрощенный алгоритм CSMA / CA

Содержание

  • 1 Подробности
  • 2 IEEE 802.11 RTS / CTS Exchange
  • 3 Производительность
  • 4 Использование
  • 5 См. Также
  • 6 Ссылки
  • 7 Внешние ссылки

Подробности

Предотвращение столкновений используется для повышения производительности метода CSMA путем попытки разделить канал примерно поровну между всеми передающими узлами в пределах домен столкновения.

  1. Контроль несущей : перед передачей узел сначала прослушивает совместно используемый носитель (например, прослушивает беспроводные сигналы в беспроводной сети), чтобы определить, передает ли другой узел или нет. Обратите внимание, что проблема со скрытым узлом означает, что другой узел может передавать, который на данном этапе остается незамеченным.
  2. Предотвращение коллизий : если другой узел был услышан, мы ждем в течение некоторого периода времени (обычно случайного), чтобы узел прекратил передачу перед повторным прослушиванием свободного канала связи.
  • Запрос на отправку / сброс на отправку (RTS / CTS) может дополнительно использоваться на этом этапе для обеспечения доступа к совместно используемой среде. Это в некоторой степени смягчает проблему скрытых узлов, потому что, например, в беспроводной сети точка доступа выдает разрешение на отправку только одному узлу за раз. Однако реализации беспроводной связи 802.11 обычно не реализуют RTS / CTS для всех передач; они могут полностью отключить его или, по крайней мере, не использовать его для небольших пакетов (накладные расходы RTS, CTS и передачи слишком велики для небольших передач данных).
  • Передача : если носитель был идентифицирован как чистый или узел получил CTS, чтобы явно указать, что он может отправить, он отправляет фрейм полностью. В отличие от CSMA / CD, беспроводному узлу очень сложно прослушивать одновременно с передачей (его передача затмевает любую попытку прослушивания). Продолжая пример беспроводной связи, узел ожидает получения пакета подтверждения от точки доступа, чтобы указать, что пакет был получен и контрольная сумма была правильно подсчитана. Если такое подтверждение не поступает своевременно, предполагается, что пакет столкнулся с какой-либо другой передачей, в результате чего узел вошел в период двоичного экспоненциального отката до попытки повторной передачи.

Хотя CSMA / CA использовался во множестве систем проводной связи, это особенно полезно в беспроводной LAN из-за общей проблемы, когда несколько станций могут видеть точку доступа, но не друг друга. Это связано с различиями в мощности передачи и чувствительности приема, а также из-за расстояния и местоположения относительно точки доступа. Это приведет к тому, что радиостанция не сможет «слышать» трансляцию другой радиостанции. Это так называемая проблема «скрытый узел » или «скрытая станция». Устройства, использующие стандарты на основе 802.11, могут пользоваться преимуществами предотвращения конфликтов (квитирование RTS / CTS, а также функция координации точек ), хотя по умолчанию они этого не делают. По умолчанию они используют механизм определения несущей, называемый «экспоненциальной задержкой», или (Распределенная функция координации ), который полагается на попытку станции «прослушать» трансляцию другой станции перед отправкой. CA, или PCF, полагается на то, что AP (или «получатель» для Ad hoc сетей) предоставляет станции исключительное право на передачу в течение заданного периода времени после запроса (Request to Send / Clear to Send).

IEEE 802.11 RTS / CTS Exchange

CSMA / CA может дополнительно быть дополнен обменом пакетом Request to Send (RTS), отправленным отправителем S, и Пакет Clear to Send (CTS), отправленный предполагаемым получателем R. Таким образом, все узлы в пределах диапазона отправителя, получателя или обоих не должны передавать в течение основной передачи. Это известно как обмен IEEE 802.11 RTS / CTS. Реализация RTS / CTS помогает частично решить проблему скрытого узла, которая часто встречается в беспроводных сетях.

Производительность

Производительность CSMA / CA в значительной степени зависит от модуляции метод, используемый для передачи данных между узлами. Исследования показывают, что в идеальных условиях распространения (моделирование) расширенный спектр прямой последовательности (DSSS) обеспечивает наивысшую пропускную способность для всех узлов в сети при использовании вместе с CSMA / CA и IEEE 802.11 RTS / CTS. обмен в условиях небольшой сетевой нагрузки. Расширенный спектр со скачкообразной перестройкой частоты (FHSS) следует далеко позади DSSS в отношении пропускной способности с большей пропускной способностью, когда нагрузка на сеть становится значительно выше. Однако в реальных условиях пропускная способность обычно такая же из-за факторов распространения радиоволн.

Использование

  • GNET - ранний проприетарный протокол LAN
  • Apple LocalTalk реализовал CSMA / CA на электрической шине с использованием трехбайтового сигнала глушения.
  • 802.11 RTS / CTS реализует виртуальное определение несущей с использованием короткого запрос на отправку и очистить для отправки сообщений для WLAN (однако 802.11 в основном полагается на физическое определение несущей ).
  • IEEE 802.15.4 (Wireless PAN) использует CSMA / CA
  • NCR WaveLAN - ранний собственный протокол беспроводной сети
  • HomePNA
  • Шинные сети
  • Стандарт ITU-T G.hn, который обеспечивает способ создания высокоскоростной (до 1 Гигабит / с) локальной сети с использованием существующей домашней проводки (линии питания, телефонные линии и коаксиальные кабели ), использует CSMA / CA в качестве метода доступа к каналу для потоков, которые не требуют гарантированное качество обслуживания ce, особенно вариант CSMA / CARP.

См. также

Ссылки

  • Компьютерные сети: системный подход. Петерсон и Дэви. Морган Кауфманн, Берлингтон, Массачусетс, США. ISBN 978-0-12-385138-3. pp128–139

Внешние ссылки

Последняя правка сделана 2021-05-14 10:20:40
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте