CSMA/CD – CSMA/CA

Thiago Merege Pereira

tmp@ppgia.pucpr.br

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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

A

B

A transmite

B recebe

T

= tempo do sinal ir de A até B

B transmite

A recebe

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

A

B

A transmite

colisão detectada por B

B transmite

colisão detectada por A

Exemplo

Eficiência = 1 / (1 + 6,44T) (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

A

B

C

Modo de operação: infra-estruturada

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)

A B C

duração da mensagem: 10ms

atualizar NAV:NAV = 10ms

atualizar NAV:NAV = 10ms

Operação

Estação pronta para transmissão

Meio livre?

Não

NAV = 0?

Gerar backoff aleatório

Sim

SimCanal livre?

Não

Não

Slot Times = 0?

Sim

Decrementar contador backoff

Não

Transmitir quadro

Sim

Quadro ACK

Confirmação de recepção enviada pelo destino do quadro à origem.

Não há mecanismo de backoff e o intervalo de espera é menor.

Quadro ACK

Men

sage

m

A B C

AC

K

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 fioCaracterística da rede Rede cabeada Rede sem fioVerificação 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.