stringtranslate.com

Множественный доступ с контролем несущей

Множественный доступ с контролем несущей ( CSMA ) — это протокол управления доступом к среде (MAC), в котором узел проверяет отсутствие другого трафика перед передачей по общей среде передачи , такой как электрическая шина или полоса электромагнитного спектра .

В CSMA передатчик использует механизм обнаружения несущей, чтобы определить, выполняется ли другая передача, прежде чем инициировать передачу. То есть, он пытается обнаружить наличие сигнала несущей от другого узла, прежде чем пытаться передать. Если обнаруживается несущая, узел ждет окончания текущей передачи, прежде чем инициировать свою собственную передачу. Используя CSMA, несколько узлов могут по очереди отправлять и получать данные на одной и той же среде. Передачи одного узла, как правило, принимаются всеми другими узлами, подключенными к среде.

Вариации базового CSMA включают добавление методов предотвращения столкновений ( CSMA/CA ), обнаружения столкновений ( CSMA/CD ) и разрешения столкновений.

Режимы доступа

Вариации CSMA используют разные алгоритмы для определения того, когда инициировать передачу на общую среду. Ключевой отличительной чертой этих алгоритмов является то, насколько агрессивны или настойчивы они в 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-стойкий
1-persistent CSMA — это агрессивный алгоритм передачи. Когда передающий узел готов к передаче, он проверяет среду передачи на предмет занятости или бездействия. Если среда бездействует, то он немедленно передает. Если среда занята, то он непрерывно проверяет среду передачи, пока она не станет бездействующей, а затем передает сообщение ( кадр ) безусловно (т. е. с вероятностью = 1). В случае коллизии отправитель ждет в течение случайного периода времени и снова пытается выполнить ту же процедуру. 1-persistent CSMA используется в системах CSMA/CD, включая Ethernet .
Нестойкий
Непостоянный CSMA — это неагрессивный алгоритм передачи. Когда передающий узел готов передавать данные, он проверяет среду передачи на предмет простоя или занятости. Если среда простаивает, то он немедленно передает. Если занят, он переходит к последнему случайному шагу ожидания 1-постоянного CSMA непосредственно перед повторением всего логического цикла снова: он не продолжает проверять занятый канал, пытаясь передать свою передачу, отсюда и название. Такой подход снижает вероятность коллизии и приводит к общей более высокой пропускной способности среды, но со штрафом в виде более длительной начальной задержки по сравнению с 1-постоянным.
P-стойкий
Этот подход лежит между 1-постоянным и непостоянным режимами доступа CSMA. [1] Когда передающий узел готов передавать данные, он проверяет среду передачи на предмет занятости или бездействия. Если среда бездействует, то он немедленно передает. Если занят, то он непрерывно проверяет среду передачи, пока она не станет бездействующей, а затем передает с вероятностью p . Если узел не передает (вероятность этого события равна 1-p ), он ждет в течение случайного периода времени, прежде чем повторить ту же процедуру, используя ту же вероятность p . [2] Если среда передачи не занята, он передает снова с той же вероятностью p . Эта вероятностная задержка повторяется до тех пор, пока кадр не будет окончательно передан или когда среда снова окажется занятой (т. е. какой-то другой узел уже начал передачу). В последнем случае узел снова повторяет весь логический цикл (который начался с проверки среды передачи на предмет занятости или бездействия). p-постоянный 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 определить канал и перезапускает свой логический цикл, в то время как p = 0 обязательно застревает в бесконечном цикле ожидания (поскольку у него нулевая вероятность передачи, даже если канал снова станет свободным).
O-стойкий
Каждому узлу назначается порядок передачи контролирующим узлом. Когда среда передачи простаивает, узлы ждут своего временного интервала в соответствии с назначенным им порядком передачи. Узел, назначенный для передачи первым, передает немедленно. Узел, назначенный для передачи вторым, ждет один временной интервал (но к этому времени первый узел уже начал передачу). Узлы отслеживают среду на предмет передач от других узлов и обновляют свой назначенный порядок с каждой обнаруженной передачей (т. е. они перемещаются на одну позицию ближе к началу очереди). [3] O-persistent CSMA используется CobraNet , LonWorks и сетью контроллеров .

Изменения протокола

При вещании по транспортным сетям ad hoc исходные стратегии 1-persistence и p-persistence часто вызывают проблему широковещательного шторма . [ необходима ссылка ] Для повышения производительности инженеры разработали три модифицированных метода: взвешенное p-persistence, слотовое 1-persistence и слотовое p-persistence. [4] [5]

Множественный доступ с контролем несущей и обнаружением коллизий
CSMA/CD используется для улучшения производительности CSMA путем прекращения передачи сразу после обнаружения коллизии, тем самым сокращая время, необходимое для повторной попытки. CSMA/CD используется Ethernet .
Множественный доступ с контролем несущей и предотвращением столкновений
В CSMA/CA предотвращение столкновений используется для повышения производительности CSMA. Если среда передачи данных обнаруживается занятой до передачи, то передача откладывается на случайный интервал. Этот случайный интервал снижает вероятность того, что два или более узлов, ожидающих передачи, одновременно начнут передачу после завершения обнаруженной передачи, тем самым снижая частоту столкновений. CSMA/CA используется Wi-Fi .
CSMA с разрешением столкновений
CSMA/CR использует приоритеты в заголовке кадра для избежания коллизий. Используется в Controller Area Network .
Виртуальное время CSMA
VTCSMA разработан для предотвращения коллизий, возникающих при одновременной передаче сигналов узлами, и используется в основном в системах жесткого реального времени . Он использует два часа для приоритизации сообщений на основе их крайнего срока. [6]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Ф. Кали, М. Конти и Э. Грегори, «Динамический IEEE 802.11: проектирование, моделирование и оценка производительности», IEEE J. Selected Areas Commun., т. 18, стр. 1774–1786, сентябрь 2000 г.
  2. ^ Клейнрок, Л.; Тобаги, Ф. (декабрь 1975 г.). «Коммутация пакетов в радиоканалах: часть I — режимы множественного доступа с контролем несущей и их характеристики пропускной способности и задержки». Труды IEEE по коммуникациям . 23 (12): 1400–1416. doi :10.1109/TCOM.1975.1092768. ISSN  0096-2244. S2CID  5879608.
  3. ↑ US 5761431, Гросс, Кевин Пол; Андерсон, Чарльз Уильям и Либ, Дерек Уэрин, «Заказ постоянного таймера для управления событиями на нескольких станциях обработки», опубликовано 02.06.1998, передано Peak Audio Inc. 
  4. ^ Наджафзаде; Итнин; 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.
  5. ^ Чой и др.: «Надежная схема вещания независимо от распределения транспортных средств в транспортных сетях ad hoc». EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking 2014 2014:133. doi :10.1186/1687-1499-2014-133 [дата обращения: 2 сентября 2017 г.].
  6. ^ Кришна, CM; Шин, KG (1997). Системы реального времени . McGraw-Hill Higher Education. стр. 240. ISBN 978-0-07-070115-1.
Общий