Controle de acesso ao meio

Transcrição

1 Controle de acesso ao meio Protocolos de múltiplo acesso usados em canais de difusão Coordenação de transmissores e de receptores em um canal de difusão compartilhado

2 Exemplos de canais de múltiplo acesso (fonte: Kurose)

3 Controle de acesso ao meio Protocolos podem ser classificados em Protocolos de acesso aleatório Protocolos de revezamento Protocolos de divisão de canal

4 Protocolos de acesso aleatório Acesso ao meio é realizado de forma não determinística Podem ocorrer colisões Fonte pode transmitir à taxa máxima do canal

5 Protocolos de acesso aleatório Aloha Slotted Aloha CSMA persistente CSMA não persistente CSMA p-persistente CSMA/CD Outros

6 Aloha Estação transmite quando desejar Duas ou mais estações transmitem ao mesmo tempo colisão Quadros chegam com erros receptor não envia reconhecimento positivo Colisão inferida através do não recebimento do reconhecimento positivo em um tempo aleatório T Redução da probabilidade de nova colisão dos quadros Retransmissão dos quadros após a temporização Baixa eficiência (18%)

7 Aloha A colisão B t

8 Slotted Aloha Proposto por Roberts em 1972 Modificação do Aloha Restringe-se o tempo que uma estação pode começar a transmitir Divisão do tempo em intervalos discretos Quadros se sobrepõem o máximo possível Exige sincronização entre usuários Eficiência de 36%

9 Slotted Aloha A B t

10 CSMA Carrier Sense Multiple Acess Uso de detecção de portadora (sinal no meio) Evita colisões Duas ou mais estações transmitem ao mesmo tempo colisão Maior eficiência Vários tipos CSMA persistente CSMA não-persistente CSMA p-persistente CSMA/CD CSMA/CA

11 CSMA Estação que quer transmitir um quadro ouve o meio Mesmo com a escuta da portadora, ainda podem ocorrer colisões Duas ou mais estações escutam o meio vazio Devido ao atraso de propagação do sinal meio livre A B t

12 CSMA Estação que quer transmitir um quadro ouve o meio Mesmo com a escuta da portadora, ainda podem ocorrer colisões Duas ou mais estações escutam o meio vazio Devido ao atraso de propagação do sinal B Tx A B t

13 CSMA Estação que quer transmitir um quadro ouve o meio Mesmo com a escuta da portadora, ainda podem ocorrer colisões Duas ou mais estações escutam o meio vazio Devido ao atraso de propagação do sinal colisão A B t

14 CSMA Mesmo com a escuta da portadora, ainda podem ocorrer colisões (cont.) Quanto maior o tamanho da rede Maior o atraso de propagação de uma extremidade à outra Maior a probabilidade de ocorrerem colisões Quanto menor o tamanho da rede Mais efetiva é a escuta de portadora Sucesso do CSMA para redes locais

15 CSMA Colisão Inferida através do não recebimento de um reconhecimento positivo em um tempo T CSMA persistente CSMA não persistente CSMA p-persistente CSMA/CA Detectada CSMA/CD

16 CSMA persistente Pode ter colisão após o meio ficar livre

17 CSMA não persistente Evita colisão após o meio ficar livre Possui um maior retardo Devido ao atraso aleatório

18 CSMA p-persistente Tempo dividido em slots Definição de slot diferente da usada no Slotted Aloha Quadro em geral ocupa vários slots Slot de T s tempo de propagação máximo Probabilidade p de transmitir o quadro no início de um slot

19 CSMA p-persistente

20 CSMA/CD Escuta de portadora (como o CSMA persistente) Detecção de colisão Realizada pelo transmissor durante a transmissão do quadro Transmissor escuta o meio enquanto transmite sistema com um único canal é half-duplex Estação cancela a transmissão assim que detecta a colisão Informação da colisão (jam) enviada para todas as estações tomarem conhecimento Diminui-se a duração dos efeitos das colisões

21 CSMA/CD Nova tentativa de transmissão após um tempo aleatório (como o CSMA p-persistente) caso houve colisão

22 CSMA/CD

23 CSMA/CD Para garantir que todas as estações detectam colisões Meio ocupado durante o dobro do atraso máximo de propagação no meio (τ) Quadro possui um tamanho mínimo Porque a colisão é detectada pelos transmissores durante o envio dos quadros

24 CSMA/CD Para garantir que todas as estações detectam colisões Meio ocupado durante o dobro do atraso máximo de propagação no meio (τ) A transmite um quadro em t = 0 tempo 0 A B

25 CSMA/CD Para garantir que todas as estações detectam colisões Meio ocupado durante o dobro do atraso máximo de propagação no meio (τ) B começa a transmitir em τ-ε tempo τ-ε A B

26 CSMA/CD Para garantir que todas as estações detectam colisões Meio ocupado durante o dobro do atraso máximo de propagação no meio (τ) Colisão detectada por B (na transmissão) B interrompe a transmissão e envia o jam colisão tempo τ A B

27 CSMA/CD Para garantir que todas as estações detectam colisões Meio ocupado durante o dobro do atraso máximo de propagação no meio (τ) Jam chega a A em 2τ A interrompe a sua transmissão Conclusão: existe um tamanho de quadro mínimo jam tempo 2τ A B

28 Protocolos de revezamento Geralmente o acesso ao meio é realizado em função de uma estação centralizadora Determina quando uma determinada estação pode transmitir Não podem ocorrer colisões Estação compartilha a taxa do canal com outras estações

29 Protocolos de revezamento Varredura (polling) Reserva Passagem de ficha de permissão Outros

30 Varredura Estação controladora envia mensagens a outras estações Convidando-as a transmitir dados Estações ao serem consultadas podem transmitir dados Ordem das consultas-convites é estabelecida por uma lista armazenada na estação centralizadora Introduz um atraso de seleção

31 Reserva Estações reservam o direito de acessar o meio compartilhado Pedidos de reserva são enviados pelas estações e são processados pela estação centralizadora (ou pelas próprias estações transmissoras dos pedidos) para escalonar o posterior acesso ao meio Dependendo do protocolo, pode haver colisões de pedidos

32 Passagem de ficha de permissão Não existe estação centralizadora Ficha é a permissão para a transmissão de dados Ficha é passada de estação a estação obedecendo uma ordem Ao obter a ficha, a estação pode transmitir dados Falha em uma estação pode derrubar o canal inteiro Ficha pode ser perdida em uma estação Usada no Token Ring e no FDDI

33 Protocolos de divisão de canal Acesso ao meio é dividido entre as estações Não podem ocorrer colisões Estação compartilha a taxa do canal com outras estações

34 Protocolos de divisão de canal TDMA FDMA CDMA Outros

35 TDMA Acesso múltiplo por divisão de tempo (Time Division Multiple Access) Acesso múltiplo feito em função do tempo Tempo é dividido em slots Em cada slot somente uma estação pode transmitir

36 FDMA Acesso múltiplo por divisão de frequência (Frequency Division Multiple Access) Acesso múltiplo feito em função da frequência Cada estação está associada a uma banda de frequência diferente

37 CDMA Acesso múltiplo por divisão de código (Code Division Multiple Access) Acesso múltiplo feito em função do código Cada estação está associada a um código diferente Destino deve conhecer o código da fonte Muito usado em redes sem fio

38 Multiplexação Também tem por objetivo compartilhar o meio físico Divisão do meio ocorre na camada física Geralmente centralizada em um dispositivo denominado multiplexador Pode ser classificada em função da variável usada para separar as fontes Multiplexação por divisão de tempo (Time Division Multiplexing - TDM) Multiplexação por divisão de frequência (Frequency Division Multiplexing - FDM)

39 Duplexação Comunicação entre duas estações pode ser classificada em Simplex único sentido Half-duplex dois sentidos, porém não simultaneamente Full-duplex dois sentidos, simultaneamente Pode ser classificada em função da variável usada para separar as fontes Duplexação por divisão de tempo (Time Division Duplexing - TDD) Duplexação por divisão de frequência (Frequency Division Duplexing - FDD) Tipo especial de multiplexação

40 Técnicas de transmissão Parte da camada física Bits podem ser codificados ou modulados Codificações Trabalham em banda básica Preservam as faixas de frequências originais dos dados Transmissores e receptores mais simples e mais baratos Modulações Modificam a faixa de frequências dos dados

41 Codificações NRZ NRZI Manchester 4B/5B PAM Outras

42 NRZ Non Return to Zero Liga-desliga (On-Off) Binária Transmissor e receptor tem de estar sincronizados Problema principalmente quando do envio de 0s e 1s seguidos

43 NRZI Non Return to Zero Inverted Dados codificados através de presença ou da ausência de uma transição no início do tempo relativo a um bit Bit 1 com transição Bit 0 sem transição Resolve o problema do envio de 1s consecutivos

44 Manchester Também lida com o problema de sincronização Cada tempo relativo a um bit é dividido pela metade Bit 1 voltagem alta, voltagem baixa Bit 0 voltagem baixa, voltagem alta

45 Manchester Necessita do dobro de largura de banda da codificação binária Usada na Ethernet 10Base-T

46 4B/5B Grupos de quatro bits de dados são mapeados em grupos de cinco bits Devidamente escolhidos para evitar longas sequências de 0s e 1s Cada código não possui mais de um 0 no início e mais de dois 0s no fim Nenhum código pode ter mais de três 0s seguidos Combinações em relação aos 0s fornecem transições suficientes para a sincronização dos relógios Códigos transmitidos usando NRZI Por isso só há preocupação com os 0s

47 4B/5B 16 combinações restantes podem ser usadas para fins de controle Ex.: Delimitador de início de quadro Ethernet 100Base-TX usa essa codificação Codificação 8B/10B é semelhante Usada na Ethernet 1000Base-X

48 PAM Modulação por amplitude de pulso (Pulse Amplitude Modulation) M-PAM Usa m diferentes níveis de amplitude para representar os dados Usada na Ethernet 1000Base-T