Protocolos de Acesso ao Meio: Aloha, CSMA, CD e CA

Aloha

• 2 canais:
  • Mestre para os escravos (apenas 1 transmissor - não tem colisão).
  • Escravos para o mestre (canal compartilhado - pode ter colisão).
• Colisão: O receptor checa o CRC e, como as mensagens estão misturadas, não bate; portanto, não envia a mensagem de reconhecimento positivo para o transmissor. O transmissor aguarda um TIMEOUT de espera de resposta e depois um BACKOFF (tempo de retardo aleatório) e retransmite a mensagem.
• Capacidade: 18% (muito desperdício).

Slotted-Aloha

• Mesma lógica do Aloha, porém agora existem intervalos fixos de transmissão (Slots).
• Capacidade: 37%.

CSMA (Carrier Sense Multiple Access)

• Colisão: Antes de transmitir, escuta o meio (medida da tensão): se encontrar “silêncio”, pode “falar”. Tenta evitar colisão “ouvindo” o meio (sem usar slots).
• Os slots possuem um tamanho grande (para poder receber mensagens grandes), então, em mensagens pequenas, muito tempo é desperdiçado, o que não acontece no CSMA.
• Dois tipos:
  • p-CSMA (persistente): Checa constantemente o silêncio no meio.
  • np-CSMA (não persistente): Possui um tempo de backoff para checar o silêncio no meio.
• Capacidade: 85%.

CSMA-CD (Collision Detection)

• Utilizado em redes wired.
• Colisão: O transmissor envia a mensagem e monitora o meio físico durante o tempo da JANELA DE CONTENÇÃO para detectar se houve colisão; é preciso estar transmitindo para detectar a colisão.
• Janela de contenção: O tamanho do quadro é definido para deixar a mensagem com um tamanho (e, portanto, tempo de transmissão) mínimo suficiente para ser possível a detecção da colisão.
• Fórmula: M ≥ 2 * C * Tp (M = tamanho do quadro, C = taxa de transmissão, Tp = tempo de propagação).
• Problema (Tp): Redes muito grandes fisicamente aumentam o tamanho do quadro.
• Detecção de colisão: Interrompe a transmissão e transmite reforço (JAM); espera aleatória exponencial truncada e retransmite.
• Capacidade: 98%.

CSMA-CA (Collision Avoidance)

• Utilizado em redes wireless.
• Colisão: O transmissor utiliza mecanismos de binary exponential back-off na janela de contenção.
• Problema do nó escondido: A e C querem enviar mensagem para B ao mesmo tempo, mas não se escutam, gerando colisão sem que A e C saibam.
• Resolução: Método CS original é substituído por CS Virtual (RTS/CTS).
• CS Virtual: O quadro pequeno (RTS) é enviado pelo transmissor ao destinatário. Ao receber o RTS, o destinatário responde com um quadro (CTS) contendo um timer (NAV) para aguardar a transmissão da mensagem. Se não receber o CTS, aborta a missão.