2계층의 역할은 두가지 존재.
윗 계층으로 넘겨주는 data link control sublayer와
1계층, media 데이터 송수신을 담당하는 multiple-access sublayer존재.
Random access - 충돌가능.
Multiple Access protocols
ALOHA**
하와이 대학에서 개발된 multiple access 프로토콜. 수많은 섬들간 무선통신을 원활하게 하기 위함.
Base station이 존재, central controller 역할을 수행한다.
응답이 왔는지 확인하고, 그렇지 않으면 K = K+1 수행.
그리고, 0~2^k-1 구간의 시간 중에서 random한 수를 고른 후, 그 시간만큼 Wait한다. random한 시간을 골랐기 때문에 다른 신호들과 충돌을 일으킬 확률이 낮아진다. ACK를 못받은만큼 random 구간이 커진다.
이 random 난수를 어떻게 뽑아낼 것인지가 관건이다. 난수 생성은 매우 큰 자원 소모를 필요로 하기 때문.
slotted ALOHA
slot을 나누고 그 slot에만 데이터를 보낸다. -> 해당 slot에서만 충돌 발생, maximum throughput이 0.38로 향상된다.
CSMA
Carrier sense multiple access.
CSMA
내가 보낸것에 대한 응답만 확인하는것이 아닌, carrier(정보를 실어나르는 미디어)를 sense하는것.
listen before talk. 기법이라고 할 수 있다.
frame이 물리적으로 전달되는 지연 시간(propagation delay)가 존재하기 때문에, 그 시간에 sense하지 못하는 경우가 발생-> collision 발생.
Persistence methods
media를 감시하는 주기를 설정하는것.
- 1-persistent
계속 listen. 자원을 많이 소모한다.
- non-persistent
어느 일정한 간격으로 listen - p-persistent
idle line을 찾았다 하더라도 곧바로 보내지 않고, 1-p 만큼의 확률로 특정 수의 time slot만큼 추가적으로 기다린다. 얼마만큼 추가적으로 기다릴까? listen 기간이 길수록 충돌 가능성이 높다. 따라서 더 오래 추가적으로 기다린다.
CSMA/CD
CSMA with Collision Detection.
충돌 발생을 확인하는 기능을 가지고 있다.
충돌 발생시 비정상적인 주파수/전기신호가 발생되는데, 이를 감지한다.
이렇게 비정상적인 신호와 정상적인 신호를 구분할 수 있는 능력이 중요함.
collision 발생시 해당 신호를 abort하고, jamming signal을 브로드캐스트한다. jam이 발생했으니 더이상 신호를 보내면 안된다는 것을 알려준다.
CSMA/CA
CSMA + Collision Avoidance
전파의 거리가 멀어서 collision을 detect하지 못하는 무선의 경우, collision을 avoid할 수 있게 해주는 기법.
무선 채널이 IDLE한지 기다린다(listen).
그 다음 확인했을때도 여전히 IDLE일때, IDLE인지 확인한 시간을 가중치로 한 구간에서 random하게 시간을 뽑아서, 그 시간만큼 더 기다려라.
각자가 random한 시간만큼 wait하게 한다. collision을 피하려면 이 random 난수가 유사해서는 안된다.
오래 기다린 놈이 더 구간이 큰것은 당연하다. IDLE한 채널을 감지하지 못했다는것은, 그 회선이 그만큼 더 바쁘다는것이고, 충돌을 피하기 위해서는 그만큼 더 많은 시간을 기다려야 확실히 IDLE 채널이라는것을 보장받을 수 있다.
이 랜덤 난수를 뽑는데 AI가 활용된다. 충돌횟수, 트래픽 양 등의 데이터를 활용하여 AI로 랜덤한 number를 pick한다.
TDMA
Time-division multiple access.
시간별로 데이터를 나누어서 보낸다. 그런데 어떻게 동시에 가는것처럼 보이나?
물레방아식으로, 패킷을 쪼개서 순서를 세밀하게 나누어서 보낸다.
잘개들어오는것들을 위해, 양쪽의 clock을 맞추는것이 중요하다.
CDMA
Code-division multiple access
코드, chip sequence를 기반으로 multiple access를 수행하게 한다.
Data bit 1: +1
Data bit 0: -1
no signal(empty): 0
으로 표현한다.
각 채널별로 할당된 chip sequence(코드)에 +1,-1,0 을 곱하고, 합하여 전송한다.
이 chip sequence는 다음과 같은 방식으로 만들어진다.
회색부분만 보수를 취하고, 노란 부분에는 그전의 chip sequence를 복사.
그후, 각 행에 있는 chip sequence를 채널의 코드로 할당한다.
무선 통신 기술에서, 4세대초까지 사용되던 기술이다.
물리계층 Multiplexing
multiple access는 각 사용자가 어떻게 나눠서 들어갈 것인지에 관한 것이고, multiplexing은 들어온것을 어떻게 나눠서 보낼 것 인지에 관한것이다.
FDM
주파수를 기반으로 나누는것.
QAM
Quadratic Amplitude Multiplexing
Digital -> Analog를 어떻게?
1Gbps를 어떻게 250MHz 물리 회선에 전송할 것 인가?
하나의 신호로 어떻게 4bit를 표현할 것인가?
위상의 변화 PSK
진폭의 변화 ASK 두개를 변화시켜서 여러 비트를 표현한다.
TDM
Time-Division multiplexing
DS-Service
DS-3, T-3은 총 672명이 동시에 사용할 수 있다.
쪼개서 조금씩 시간을 다르게 해서 보내는 방식을 사용. 할당되어있는 곳에 보내게 되면 빈공간이 생겨서 비효율적이다. 따라서, Statistical TDM이라해서, 각 프레임에 번호를 붙여서 임자없이 누구든지 들어올 수 있도록 한다.
