CSMA/CD – CSMA/CA

1. CSMA/CD – CSMA/CA Thiago Merege Pereira tmp@ppgia.pucpr.br http://www.ppgia.pucpr.br/~tmp

2. LAN – LOCAL AREA NETWORKS • A tecnologia de redes locais (Ethernet) baseia-se no princípio de comunicação com broadcast físico.

3. LAN – LOCAL AREA NETWORKS

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. Problema 1 • O tempo médio para ganhar acesso ao meio aumenta com o número de computadores na rede.

8. O tempo de propagação afeta a taxa de ocupação do meio

9. 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:  = 10-6spara 200 m. • Tempo de propagação:  = 10-5s para 2.000 m. • Eficiência = T / (T + ) • Eficiência200m = 91% • Eficiência2000m = 50% • Eficiência100Mbits e 2000m = 9,1%

10. Detecção de colisão

11. Exemplo • Eficiência = 1 / (1 + 6,44/T) • (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%

12. 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.

13. 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.

14. Modo de operação: ad hoc

15. Modo de operação: infra-estruturada

16. CSMA/CA • Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance. • Mecanismo de detecção de colisão implícito: não recepção de uma confirmação (acknowledgment).

17. WLAN – Carrier Sense • Uso de dois métodos: • Verificar se algum sinal está presente no meio físico. • CS virtual: network allocation vector (NAV).

18. Network Allocation Vector (NAV)

19. Operação

20. Quadro ACK • Confirmação de recepção enviada pelo destino do quadro à origem. • Não há mecanismo de backoff e o intervalo de espera é menor.

21. Quadro ACK

22. Perda de pacotes em redes sem fio • Multipercurso: reflexão do sinal no ambiente. • Atenuação do sinal. • Fading: flutuação da relação sinal/ruído. • Transmissões simultâneas.

23. Diferenças entre redes cabeadas e sem fio