SUBCAPA DE ACCESO AL MEDIO (MAC)

SUBCAPA DE ACCESO AL MEDIO

1) PROTOCOLOS DE ACCESO MULTIPLE

-PROTOCOLO DE ACCESO MULTIPLE CON DETECCION DE PORTADORA

- PROTOCOLO LIBRES DE COLISION

- PROTOCOLO DE CONTENSION LIMITADA

- PROTOCOLO DE ACCESO MULTIPLE DE DIVISION DE LONGITUD DE ONDA

- PROTOCOLO DE LAN INALAMBRICA

-RADIO CELULAR DIGITAL

2) ESTANDAR IEEE 802 PARA LAN Y MAN

-802.2 (CONTROL LOGICO DE ENLACE)

-802.3 (ETHERNET)

-802.4 (TOKEN BUS)

- 802.5 (TOKEN RING)

- 802.6 (BUS DOBLE COLAS DISTRIBUIDAS)

-802.X a 802.Y (PUENTES)

SUBCAPA DE ACCESO AL MEDIO (MAC)

En cualquier red de difusión, el asunto clave es la manera de determinar quién puede utilizar el canal cuando hay competencia por él.

Cuando únicamente hay un canal, determinar quién debería tener el turno es muy complicado. En la literatura, los canales de difusión a veces se denominan canales multiacceso o canales de acceso aleatorio.

Los protocolos usados para determinar quién sigue en un canal multiacceso, pertenecen a una subcapa de enlace de datos llamada subcapa MAC (Control de Acceso al Medio). La subcapa MAC tiene especial importancia en las LANs, casi todas las cuales usan un canal multiacceso como base de su comunicación. Las WANs, en contraste, usan enlaces punto a punto, excepto las redes satelitales.

EL PROBLEMA DE LA ASIGNACIÓN DEL CANAL

El problema es la forma de asignar un solo canal entre varios usuarios competidores.

1. Asignación estática de canal en LANs y MANs: Si hay N usuarios, el ancho de banda se divide en N partes de igual tamaño, y a cada usuario se le asigna una parte (FDM). Dado que cada usuario tiene una banda de frecuencia privada, no hay interferencia entre los usuarios. Si el espectro se divide en N regiones, y hay menos de N usuarios interesados en comunicarse actualmente, se desperdiciará una buena parte de espectro valioso. Si hay más de N usuarios interesados, a alguno de ellos se les negará el permiso por falta de ancho de banda, aun cuando algunos de los usuarios que tengan asignada una banda de frecuencia apenas transmitan o reciban algo. Con TDM sucede lo mismo.

2. Asignación dinámica de canales en LANs y MANs: Tiene 5 supuestos clave:

a. Modelo de Estación: Consiste en N estaciones independientes, cada una con un programa o usuario que genera tramas para transmisión. La probabilidad de que una trama se genere en un intervalo Δt, es de λΔt, donde λ es una constante (la tasa de llegada de tramas nuevas). Una vez que se ha generado una trama, la estación se bloquea y no hace nada sino hasta qué la trama se ha transmitido con éxito.

b. Supuesto de Canal único: Hay un solo canal disponible para todas las comunicaciones.

Todas las estaciones pueden transmitir en él y recibir de él. En lo referente al hardware, todas las estaciones son equivalentes, aunque el software del protocolo puede asignarle prioridades.

c. Supuesto de Colisión: Si dos tramas se transmiten en forma simultánea, se traslapan en el tiempo y la señal resultante se altera. Este evento se llama colisión. Todas las estaciones pueden detectar colisiones. Una trama en colisión debe transmitirse nuevamente después. No hay otros errores excepto aquellos generados por las colisiones.

d. Tiempo:

i. Tiempo continuo: La transmisión de una trama puede comenzar en cualquier momento. No hay reloj maestro que divida el tiempo en intervalos discretos.

ii. Tiempo ranurado: El tiempo se divide en intervalos discretos (ranuras). La transmisión de los marcos siempre comienza al inicio de una ranura. Una ranura puede contener 0, 1 o más marcos, correspondientes a una ranura inactiva, una transmisión con éxito, o una colisión, respectivamente.

e. Detección de Portadora

i. Con Detección de portadora: Las estaciones pueden saber si el canal está en uso antes de intentar usarlo. Si se detecta que el canal está en uso, ninguna estación intentará usarlo hasta que regrese a la inactividad.

ii. Sin detección de portadora: Las estaciones no pueden detectar el canal antes de intentar usarlo. Simplemente transmiten. Sólo después pueden determinar si la transmisión tuvo éxito.

PROTOCOLOS DE ACCESO MÚLTIPLE

ALOHA

En 1970, en Hawaii, se diseñó un sistema llamado ALOHA, que usó la radiodifusión basada en tierra, para determinar el acceso a un canal compartido. Analizaremos 2 versiones de ALOHA: puro y ranurado. Difieren en si se divide o no el tiempo en ranuras discretas en las que deben caber todas las tramas. El ALOHA puro no requiere sincronización global del tiempo, el ranurado sí.

ALOHA PURO

La idea básica es permitir que los usuarios transmitan cuando tengan datos por enviar. Un emisor siempre puede saber si la trama fue o no destruida, escuchando el canal, de la misma manera que los demás usuarios. Si por alguna razón no es posible escuchar cuando se transmite, se necesitan usar ACK. Si la trama fue destruida, el emisor espera un tiempo aleatorio y la reenvía. El tiempo de espera debe ser aleatorio, o las mismas tramas chocarán una y otra vez, en sincronía.

Los sistemas en los cuáles varios usuarios comparten un canal común, de modo tal que puede dar pie a conflictos, se conocen como sistemas de contención.

La velocidad real de transporte (throughput) de los sistemas ALOHA se maximiza al tener tramas con un tamaño uniforme en lugar de tramas de longitud variable.

Cada vez que 2 tramas traten de ocupar el canal al mismo tiempo, habrá una colisión y ambas se dañarán. Si el primer bit de una trama nueva se traslapa con el último bit de una trama casi terminada, ambas tramas se destruirán por completo, y ambas tendrán que retransmitirse. La suma de verificación no puede (y no debe) distinguir entre una pérdida total y un error ligero.

ALOHA RANURADO

En 1972, Roberts publicó un método para duplicar la capacidad de un sistema ALOHA. Su propuesta fue dividir el tiempo en intervalos discretos, cada uno de los cuales correspondía a una trama. Este enfoque requiere que los usuarios acuerden límites de ranura.

No se permite que una computadora envíe cada vez que se pulsa “enviar”. En cambio, se obliga a esperar el comienzo de la siguiente ranura. Dado que el periodo vulnerable ahora es de la mitad, la probabilidad de que no haya más tráfico durante la misma ranura que nuestra trama de prueba es de e-G, lo que conduce a S=Ge-G. Como resultado de la dependencia exponencial de e respecto a G, pequeños aumentos en la carga del canal pueden reducir drásticamente su desempeño.

PROTOCOLOS DE ACCESO MÚLTIPLE CON DETECCIÓN DE PORTADORA

Con el ALOHA ranurado, el mejor aprovechamiento de canal que puede lograrse es 1/e. A continuación analizaremos algunos protocolos que mejoran el desempeño, en los cuales las estaciones escuchan una portadora (una transmisión) y actúan de acuerdo con ello.

CSMA (Acceso Múltiple con detección de portadora) persistente y no Persistente

1. CSMA persistente-1: Cuando una estación tiene datos por transmitir, primero escucha el canal para ver si otra está transmitiendo en ese momento. Si el canal está ocupado, la estación espera hasta que se desocupa. Cuando la estación detecta un canal en reposo, transmite una trama. Si ocurre una colisión, la estación espera una cantidad aleatoria de tiempo y comienza de nuevo. El protocolo se llama persistente-1 porque la estación transmite con una probabilidad de 1 cuando encuentra el canal inactivo. El retardo de propagación tiene un efecto importante en el desempeño del protocolo. Hay una pequeña posibilidad de que, justo después de que una estación comienza a transmitir, otra estación esté lista para enviar y detectar el canal. Si la señal de la primera estación no ha llegado aún a la segunda, esta última detectará un canal inactivo y comenzará a enviar también, resultando una colisión. Cuanto mayor sea el tiempo de propagación, más importante será este efecto, y peor el desempeño del protocolo. Aun si el retardo de propagación es de cero, habrá colisiones.

2. CSMA no persistente: Antes de enviar, una estación detecta el canal. Si nadie más está transmitiendo, la estación comienza a hacerlo. Sin embargo, si el canal ya está en uso, la estación no observa continuamente el canal a fin de tomarlo de inmediato al detectar el final de la transmisión previa. En cambio, espera un periodo de tiempo aleatorio y repite el algoritmo. Intuitivamente este algoritmo deberá conducir a una utilización mejor del canal y a mayores retardos que el CSMA persistente-1.

3. CSMA persistente-p: Se aplica a canales ranurados. Cuando una estación está lista para enviar, escucha el canal. Si el canal está en reposo, la estación transmite con una probabilidad p. Con una probabilidad q = 1 - p, se espera hasta la siguiente ranura. Si esa ranura también está inactiva, la estación transmite o espera nuevamente,

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