다중접속 프로토콜
🗃️ 참고 자료
K-MOOC 네트워크 기초
다중 접속(Multiple Acess)
🔶 다중접속은 링크를 여러 장치들이 공유하는 환경에서 전송을 시도하는 경우를 의미
🔶 일반적으로 데이터링크 계층에서 수행
- 두 개의 부계층이 존재
- 상위 부계층은 데이터 링크를 제어
- 하위 부계층은 공유 매체의 접근 문제를 해결
🔶 여러 시스템이 공통의 링크에 연결된 경우
- 멀티포인트연결이라 하는데, 이때 발생하는 매체접근 문제를 해결해야 함
무작위 접근(Random Access)
- 서로 대등한 관계의 통신을 하며, 한 시스템이 다른 시스템을 통제하지 않음
- 임의의 시스템이 전송을 위해 시간을 정하지 않음
- 어떤 시스템이 전송할 차례인지 정하는 규칙이 없음
- 여러 시스템이 전송하면 충돌이 가능하며, 해당 프레임은 손상되어 재사용 불가능
- 발전 단계 : MA → CSMA → CSMA/CD(유선) & CSMA/CA(무선)
ALOHA
- 1970년 초반 미국 하와이 대학교에서 개발
- 기본적인 동작
1. 각 시스템은 기지국(base station)으로 데이터 전송
2. 기지국은 수신된 프레임을 목적지로 전달
3. 송신 시스템은 ACK를 기다림 ▶ 즉, 상대가 잘 받았는지 ACK를 기다림
CSMA(Carrier Sense Multiple Access)
🗃️ 참고 자료
정보통신기술용어해설 CSMA/CD
정보통신기술용어해설 CSMA/CA
🔶 각 시스템은 데이터를 전송하기 전에 매체를 우선적으로 검사 ▶ sense before transmit 또는 listen before talk이라 함
🔶전파지연시간으로 인해 여전히 충돌 가능성 존재
🔷 CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Dection)
- CSMA방식에서 충돌 발생에 대한 절차 추가
- 버스형이나 성형의 통신망에서 사용되며, 이더넷 LAN에서 매체접근 방식으로 사용
- 하나의 통신회선을 여러 대의 컴퓨터가 공유하는 형식으로 접속
- 여러 대의 컴퓨터가 노드에 연결되어 있지만 하나의 컴퓨터에서만 전송 가능
- 데이터를 전송한 시스템은 전송의 성공여부를 계속 감시
- 충돌이 감지되면 즉시 전송 중지 → 일정시간 대기후 다시 충돌여부 확인 → 없으면 전송
🔷 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance)
- CSMA/CD의 변형된 형태로 충돌 시, 두 배의 에너지 발생으로 충돌 감지 가능
- 무선 네트워크에서는 충돌 감지가 어려움
- 충돌을 피하기 위한 3가지 기법
1. IFS(InterFrame Space)
2. 충돌 윈도우(Contention window)
3. ACK(Acknowledgments)
🔹 IFS는 채널이 빈 경우라도 바로 보내지 않고 잠시 기다려 충돌을 회피
🔹 충돌 윈도우는 전송 준비 완료 시 임의의 수를 선택하여 시간만큼 기다림 ▶ A random number of slots을 의미
🔹 ACK는 데이터를 수신한 시스템이 보내는 응답을 의미, ACK가 없는 경우 송신 시스템은 데이터가 유실되었다고 판단
통제된 접근(Controlled Access)
🔶 하나의 시스템이 제어국이 되어 다른 시스템들의 전송 권한을 제러
🔶 동시에 둘 이상의 시스템이 전송을 못하게 함으로써 충돌제어
🔶 시스템들은 자신의 순서가 돌아오기 전까지는 전송 불가능
예약(Reservation)
- 시스템은 데이터를 송신하기 전에 예약 필요
- N개의 시스템은 N개의 예약된 mini slot이 예약 프레임 내부에 존재
- 예약된 시스템은 데이터프레임을 예약 프레임 뒤에 전송
폴링(Polling)
- 제어 시스템과 송수신 시스템으로 구성
- 송신 시 제어 시스템에게 알림, 수신 시 제어시스템에게 문의
토큰 전달(Token Passing)
- 토큰을 가진 시스템이 데이터를 송신할 권한을 가짐
🔷 토큰 링
- 링형 통신말에서 사용되는 매체 접근 방식
- 데이터 사이 충돌 방지
- 전송할 데이터가 있는 경우에 토큰이 올 때까지 계속 기다림
🔷 토큰 버스
- 버스망 형태의 네트워크
- 일정 시간 동안 전송매체를 제어할 수 있고 패킷을 전송할 권리를 가짐
- 패킷 전송이 끝나면 다음 컴퓨터로 토근을 넘김
- 주로 공장자동화, 프로세스 자동화에서 사용
채널화(Channelization)
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TTA 채널화
1개의 회선을 분리하여 여러 개의 통신로로 만든다.
이때 분리는 물리적으로 하는 것이 아니라 서로 주파수 대역이 다른 통신 펄스를 전송해서 여러 개의 통신로로써 만든다.
🔷 FDMA(주파수 분할 다중접속)
- 좁은 주파수 대역을 사용하는 여러 개의 신호들이 넓은 주파수 대역을 가진 하나의 전송로를 따라서 동시에 전송되는 방식
- 아날로그 신호에서 사용 ▶ 만약 입력신호가 디지털 신호이면 원하는 주파수에 맞게 아날로그로 생성해서 사용
- 사용 가능한 대역폭은 모든 시스템이 공유
- 각 시스템은 할당된 대역을 이용하여 데이터 전송
- 각 대역은 특정 시스템을 위해 예약 됨
- 일반적으로 공중전화망, 아날로그 텔레비전, 라디오 방송 들에서 사용
🔷 TDMA(시간 분할 다중접속)
- 하나의 전송로(채널)를 사용 시간으로 분할하는 방식
- 아날로그와 디지털 신호 모두 사용 가능
- 주파수를 시간간격으로 분할하여 모든 시스템이 동시에 데이터 전송
- 규칙적으로 타임슬롯을 할당하기 때문에 타임슬롯 낭비
🔷 CDMA(코드 분할 다중접속)
- 제한된 주파수 자원을 다중 사용자에게 분할하는 방식
- 대역확산(spread spectrum) ▶ 같은 주파수 대역에서 동시에 여러 명 통신 가능
- 비밀 보호 우수 및 전파 방해 강함 ▶ 코드가 맞지 않으면 해독이 어려움
- 모든 시스템은 시분할 없이 동시에 데이터 송신 가능
