Departamento de Engenharia de elecomunicações - UFF Disciplina: Protocolos de de Acesso ao ao Meio Capacidade Características dos Protocolos Estabilidade em sobrecarga Justiça ( fairness ) Prioridade etardo de transferência Profa. Débora Christina Muchaluat Saade deborams@telecom.uff.br br 3 ipos de Protocolos Protocolos de Acesso Baseados em Contenção Protocolos de Acesso rdenado sem Contenção Protocolos de Acesso baseados em Contenção 6 7
Protocolos de Acesso Baseados em Contenção etardo de transferência não limitado Ausência de equidade Instabilidade em sobrecarga Aloha Slotted-Aloha CSMA CSMA-CD CD CSMA-CA CA Protocolos de Acesso Baseados em Contenção 9 10 Aloha Aloha 11 12
Aloha Aloha imeout + Backoff imeout + Backoff ransmissor 1 ransmissor 2 1 2 1 empo 1 2 1 empo 2 15 16 Aloha Aloha Capacidade Aloha 18% Equidade empo perdido com colisão Prioridade etardo de transferência Estabilidade em sobrecarga 1 2 empo 17 20
Aloha Menor tempo perdido com colisão Slotted Aloha empo 21 22 Slotted Aloha Slotted Aloha 1 2 empo 1 2 empo 23 25
Slotted Aloha Aloha X Slotted-Aloha Aloha empo ocioso 1 empo ocioso 1 empo Slotted-Aloha 1 26 27 Aloha X Slotted-Aloha Aloha Aloha Slotted-Aloha empo de Desperdício empo de Desperdício Capacidade Aloha 18% Slotted Aloha 37% Equidade Prioridade etardo de transferência Estabilidade em sobrecarga 28 29
CSMA (Carrier Sense Multiple Access) CSMA Carrier Sense Multiple Access 31 32 CSMA CSMA empo empo 1 2 1 2 34 35
CSMA CSMA Colisão empo empo 1 1 2 2 36 37 CSMA CSMA imeout + Backoff ransmissor 1 imeout + Backoff ransmissor 2 1 1 empo 1 1 empo 2 2 2 2 39 40
CSMA 1-Persistente 1 écnica CSMA Não Persistente Estação Ativa Estação Ativa Meio ivre? Não Meio ivre? Não etardo Aleatório Sim Sim etardo Aleatório ransmite etardo Aleatório ransmite Colisão? Não Colisão? Não Sim Sim 41 43 CSMA-NP CSMA-NP empo empo 1 1 2 45 46
CSMA-NP CSMA-NP empo empo 1 1 2 2 3 3 47 48 CSMA-NP empo ocioso empo ocioso CSMA/CD 1 2 empo Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection 3 49 53
CSMA/CD écnica CSMA/CD Colisão Estação Ativa Meio ivre? Não etransmissão Atraso Aleatório ponderado pelo número de colisões Sim Inicia ransmissão Incrementa contador de número de colisões 1 empo Colisão? Sim Interrompe ransmissão eforço de Colisão (JAM) 2 3 Não ermina ransmissão 54 55 CSMA/CD - etransmissão CSMA/CD Espera Aleatória Exponencial runcada se houve colisão, espera tempo aleatório entre 0 e limite o limite é dobrado a cada colisão sucessiva até o número máximo de colisões. Se não conseguir transmitir aborta. retardo de transmissão pequeno no começo e grande depois, impedindo sobrecarga padrão IEEE 802.3: limite dobra até 10 tentativas, depois permanece inalterado até no máximo 16 tentativas A Início da da transmissão B 56 60
CSMA/CD CSMA/CD B detecta o meio meio livre livre e inicia a transmissão Colisão A B A B 61 62 CSMA/CD CSMA/CD B detecta a colisão A B A B 63 64
CSMA/CD CSMA/CD A recebe o pacote enviado por por B, B, e não não sabe sabe que que seu seu pacote sofreu colisão Início da da transmissão A B A B 65 67 CSMA/CD CSMA/CD B detecta o meio meio livre livre e inicia a transmissão Colisão A B A B 68 69
CSMA/CD CSMA/CD B detecta a colisão A detecta a colisão A B A B 70 71 CSMA/CD M >= 2 C p - Banda Básica M é o tamanho do pacote em bits C é a taxa de transmissão da rede em bps p é o tempo de propagação do sinal no meio (considerando retardo de repetidores) M >= 4 C p - Banda arga Capacidade: 98% CSMA/CD Instável em alto tráfego etardo aleatório não limitado Injusto Distância máxima entre dois nós é limitada pelo protocolo de acesso 72 73
CSMA/CA CSMA/CA Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance Escuta o meio verificando se está livre, se estiver, transmite, senão aguarda o fim da transmissão Depois de cada transmissão, a rede entra no modo de intervalos de tempo (slots) Cada estação que deseja transmitir escolhe aleatoriamente um slot para iniciar sua transmissão Quem escolher o menor slot, transmite primeiro e ganha o meio Se mais de uma estação sortear o mesmo slot => colisão Se nenhuma estação transmitir, a rede entra no modo CSMA comum, podendo ocorrer colisões Detecta colisão pela ausência do ACK (reconhecimento) 75 76 CSMA/CA Slots CSMA comum Slots Slots Protocolos de Acesso rdenado empo 78 81
Protocolos de Acesso rdenado etardo de transferência limitado Polling Protocolos de Acesso rdenado Justo ( fair ) Slot Estável em sobrecarga oken Passing - Passagem de Permissão 82 84 opologia: barra Polling Estação central: controladora Estações só transmitem quando interrogadas pela controladora da rede Se não tiver quadro a transmitir, envia um quadro de status avisando a controladora Polling Justo Prioridade etardo de transferência limitado Estável em sobrecarga Interface simples de pequeno custo Problema de confiabilidade devido a estrutura centralizada Interessante quando características das estações são bem conhecidas, podendo ser usadas para determinar a disciplina de passagem de controle 85 86
Slot Slot opologia: anel Desenvolvido por Pierce (1972), Anel de Pierce, Anel Segmentado Divide o espaço de comunicação em um número inteiro de slots (pequenos segmentos) nos quais as mensagens podem ser armazenadas Cada slot contém um bit que indica se está cheio ou vazio A transmissora esvazia o slot depois de uma volta no anel C C C V V V C C V V V V 87 88 atência do Anel atência = soma do retardo dos repetidores e do tempo de propagação no anel Podem existir tantos bits circulando quanto sua latência permitir A latência pode ser aumentada introduzindo um buffer de retardo em qualquer estação Passagem de Permissão - oken Passing token (permissão) é passado seqüencialmente de uma estação para outra Só quem tem o token pode transmitir opologia: anel (oken ing) ou barra (oken Bus) na topologia em barra, a ordem lógica não é necessariamente a ordem física na topologia em anel as ordens lógica e física coincidem. 91 96
oken ing écnica mais antiga para o anel, proposta em 1969 por Farmer e Newhall Permissão circula no anel Ao querer transmitir,, a estação espera pela permissão livre, altera para ocupada e transmite seus dados em seguida A transmissora é responsável pela retirada da mensagem do anel e pela inserção da nova permissão livre momento de inserção de uma nova permissão livre no anel varia conforme o tipo de operação Single Packet Single oken Multiple oken oken ing 97 98 Single Packet Single Packet
Single Packet Single Packet Single Packet Single Packet
Single Packet Single Packet Single Packet Single Packet
Single Packet Single Packet Single Packet Single Packet
Single Packet Single Packet Single Packet Single Packet
Single Packet Single Packet Single Packet Single Packet
Single Packet Single oken Single oken Single oken
Single oken Single oken Single oken Single oken
Single oken Single oken Single oken Single oken
Single oken Single oken Single oken Single oken
Single oken Single oken Single oken Single oken
Single oken Multiple oken Multiple oken Multiple oken 1 1 1 1
Multiple oken Multiple oken 1 1 1 1 Multiple oken Multiple oken 1 1 1 1
Multiple oken Multiple oken 1 1 1 1 Multiple oken Multiple oken 1 1 1 1
Multiple oken Multiple oken 2 1 1 1 1 2 Multiple oken 2 Multiple oken 2 1 1 1 1 2 2
Multiple oken 2 Multiple oken 2 1 1 1 1 2 2 Multiple oken 2 Multiple oken 2 1 1 1 1 2 2
Multiple oken 2 Multiple oken 2 1 1 2 2 Multiple oken 2 Multiple oken 2 2 2
Multiple oken 2 Multiple oken 2 2 2 Multiple oken oken ing Capacidade Equidade Prioridade etardo de transferência Estabilidade em sobrecarga 173
Comparação entre os ipos de peração do oken ing Se a latência for desprezível, os três tipos de operação têm o mesmo desempenho Comparação entre os ipos de peração do oken ing = latência; ; t = tempo de transmissão de 1 quadro Se t, single token e multiple token são o mais eficientes que single packet instante de tempo em que a estação termina de transmitir é igual ao instante em que chega o último bit transmitido de volta a origem instante de tempo em que a estação termina de transmitir é maior ou igual ao instante em que chega o primeiro bit transmitido de volta a origem 174 175 Comparação entre os ipos de peração do oken ing = latência; ; t = tempo de transmissão de 1 quadro Se > t, multiple token é mais eficiente que single token que é mais eficiente que single packet instante de tempo em que a estação termina de transmitir é menor que o instante em que chega o primeiro bit transmitido de volta a origem 176