CSMA, ALOHA

오영선·2022년 10월 11일
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http://www.ktword.co.kr/test/view/view.php?m_temp1=403

CSMA : Carrier Sence Multiple Acess

  1. 개요
  • (ex LAN) 여러 호스트 user가 하나의 회선(주파수)에 동시에 접근하면 신호가 겹쳐서 신호가 손상되거나 신호자체가 소실될 가능성이 있음(interference, Collision)

    이런 충돌은 각 호스트가 동시에 자주 네트워크를 접속할수록, 호스트에서 전송할 데이터가 많아질수록 증가하게 됨

  • 이러한 충돌을 피하면서 많은 양의 프레임을 전송하기 위해서는 매체접근제어 메커니즘이 필요함

  • CSMA/CA는 매체 접근제어 메커니즘 중 투쟁 프로토콜
    CSMA
    CSMA/CD
    CSMA/CA
    CSMA/CA with ACK
    CSMA/CA with RTS/CTS

Contention Protocolas

  1. 다중접속방식의 발전
  • 초기 다중접근방식(MA:Multiple Access) : 두개 이상의 장치가 동시에 매체에 접근할 확률이 매우 낮은 것으로 보고 전송 전 통신 채널을 Listen하지 않음
Pure ALOHA Protocol : Station이 전송할 Frame이 생기면 바로 전송
  • ACK를 기다림
  • ACK 오면 성공, 그렇지 않으면 재전송
  • Backoff limit에 이를 때까지 재전송이 반복되면, Frame 전송을 포기
Slotted ALOHA Protocol

Pure ALOHA Protocol을 보완한 프로토콜, not Carrier Sence 인 점은 Pure ALOHA와 동일하지만 각 스테이션간 동기화 기법을 적용하여 ALOHA 네트워크의 Throughput을 2배로 증가시킴

CSMA(Carrier Sense Multiple Access)

호스트가 전송하기 전에 회선의 상태를 점검, 사용되지 않은 상태임을 확인하고 전송을 시작

  • 최대 Throughput이 달성 가능해졌다(slotted 알로하 0.368에 의해)
  • 알로하에 의해 스로풋이 향상된다.
  • 피할수 있는 충돌을 발견하려고 전송 전에 listen 시작

n-persistent CSMA

https://copycode.tistory.com/64

CSMA/CD(이더넷, LAN)

CSMA : 두 패킷(터미널)이 동시에 보낸다면 충돌 고려없이 완전한 패킷을 보낸다.
=> 완전한 패킷을 보내는 전체 패킷 시간동안 매체(미디움) 낭비

  • CSMA 방식에 충돌을 검출(sense)하는 기능을 추가하는 것이 바로 CSMA/CD 방식임
  1. 매체가 놀고있다면, 전송한다.
  2. 매체가 일하는 중이면 idle 신호 듣기를 기다렸다가 전송한다.
  3. 전송동안 충돌이 발견되면 전송을 중단한다. (무선의경우에는 충돌 발견못함)
  4. 랜덤의 시간을 기다렸다가 1,2,3을 반복한다.
  • 무선 네트워크에서는 충돌을 감지하기 힘들기 때문에 CSMA/CD 방식을 사용할 수 없다. 따라서 충돌을 회피하는 CSMA/CA 방식 사용

CSMA/CA

  • 무선의 충돌회피방식

  • 모든 터미널에서 호스트가 데이터 송신 중인지를 판단한 후(listen), 다른 단말이 송신 중이라면 랜덤한 시간동안 대기, 즉 아무도 송신하고 있지 않을 때 전송하는 것

  1. 모든 터미널은 CSMA/CD에서의 그 매체를 기다린다. (listen)
  2. 매체가 일하는 중이면 현재 전송이 끝나길 기다린다.
  3. 2완료후 추가적으로 미리설정된 시간을 더 기다린다(distributed inter-frame space)
  4. 랜덤 수의 슬롯을 뽑는다. 이 슬롯은 프레임을 전송하기 전에 대기할 수 있는 논쟁윈도우 내에 있다.
  5. 만약 다른 MS가 전송중이라면 이 MS는 Counter를 멈춘다.
  6. 이것은 count down을 소비한다. 다른 MS전송+DIFS가 끝날떄까지. MS는 전송을 시작할수있다. counter가 0이 되면
 - 매체가 DIFS동안 사용되지 않으면 송신 시작

 - 매체가 사용 중이면 노드는 DIFS의 주기동안 기다린 후 충돌을 피하기 위해 슬롯시간의 배수만큼의 랜덤 백오프 시간동안 더 기다림

 - 백오프 시간 동안 다른 노드가 이미 매체를 점유하면 백오프 타이머 중지

 - 다음에 매체 경쟁 시 중지된 이후부터 카운트 시작하여 공정성 부여

vs : CSMA/CD의 경우 일단 전송 후에 충돌이 발생하면 일정 시간 기다린 후 재전송하는 방식

IFS

  • 충돌 회피를 위해 프레임 간에 여유 간격을 두는 것이 IFS(Inter Frame Space)
    SIFS(Short IFS): ACK 응답등을 위한 높은 우선순위
    PIFS(PCF IFS): PCF 모드에서 중간 우선순위
    DIFS(DCF IFS): 비동기 데이터 서비스를 위한 낮은 우선 순위
    기간 긴 순:
    RIFS < SIFS < PIFS < DIFS < ALFS < EIFS
    각각 찾아보기!
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