Protocolos de Acesso Múltiplo

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Protocolos de Acesso Múltiplo - AV2 – 2009.1 
Os protocolos de acesso múltiplo são algoritmos distribuídos que determina como os nós 
compartilham o canal, e determinam como compartilhar um enlace do tipo difusão (broadcast), isto é, 
quando um host pode transmitir. Dezenas desses protocolos são implementados na camada de 
enlace e executados por cada um dos hosts. 
Pode-se entender também como definidores de regras para a comunicação em redes de 
computadores, ou seja, os protocolos determinam quando e quais os hosts devem acessar o meio de 
maneira distribuída e utilizando o canal de comunicação único de difusão como meio de comunicação 
sobre o compartilhamento do canal entre os hosts. 
Em um dos tipos de enlace de múltiplo acesso ao meio, onde tem-se mais de duas estações 
utilizando o enlace compartilhado entre todos os hosts, como exemplo temos, as redes Wi-Fi 
(802.11), e o protocolo ethernet como alguns deles. Temos características básicas: um único enlace 
compartilhado ou seja um meio broadcast, onde todos os hosts receberão a informação e dois ou 
mais hosts poderem transmitir ao mesmo tempo. 
Neste ambiente de múltiplo acesso ao meio, temos o problema da colisão, na qual o receptor 
recebe mais de uma transmissão ao mesmo tempo, e ocasiona em que o receptor não consegue 
decodificar o sinal e a transmissão é perdida. A solução para resolver ou minimizar o problema da 
colisão está em qual o protocolo de acesso múltiplo será utilizado. 
Os protocolos de acesso múltiplo têm como função coordenar o acesso ao meio para que as 
colisões não ocorram com tanta freqüência. São divididos em três classes: 
1. Divisão do Canal; 
2. Acesso Aleatório. 
3. Revezamento; 
1. Divisão no Canal 
O canal é dividido em “pedaços” menores (slots de tempo, freqüência ou código), onde um 
pedaço é alocado a um dado host para uso exclusivo deste. As colisões diminuem porem perde 
velocidade. 
È dividido em: 
a) TDM (Multiplexação Por Divisão de Tempo), Esse protocolo divide o tempo em quadros 
temporais, dentro desses quadros existem N compartimentos, onde N é igual ao número de 
computadores. Para uma dada taxa de transmissão em bits são alocados slots (intervalos) no tempo 
para cada canal de comunicação. 
b) FDM (Multiplexação Por Divisão de Freqüência), Semelhante ao TDM porem divide 
espaços iguais de freqüência. Esses são dois protocolos eficientes, levando em consideração que 
todos os nós transmitem informações freqüentemente.
c) CDMA (Acesso Múltiplo por Divisão de Código), é um método do acesso múltiplo que não 
se divide acima do canal pelo tempo (como no TDM), ou freqüência (como no FDM), mas 
preferivelmente codifica dados com um código especial associado com cada canal e usa as 
propriedades construtivas de interferência dos códigos especiais para executar a multiplexagem. 
Fazendo-se uma analogia com conversação entre pessoas: 
– TDM: cada par de pessoas fala uma vez no seu tempo enquanto as demais ficam em 
silêncio. 
– FDM: grupos separados de forma que uma conversa não interfira na outra. 
– CDMA: todos falam juntos porém cada par fala em idiomas distintos. 
2. Acesso Aleatório 
O canal não é dividido, e as colisões podem ocorrer, porém os hosts recuperam-se das 
colisões através de algoritmos, que podem implementar a detecção de colisão. Tem-se como 
vantagem o ganho de velocidade. 
Divide-se em: 
a) ALOHA – a idéia básica de um sistema ALOHA é simples: permitir que os usuários 
transmitam sempre que tiverem dados a serem enviados. Naturalmente, haverá colisões, e os 
quadros que colidirem serão danificados. Porem, devido a propriedade de feedback da 
difusão, um transmissor sempre consegue descobrir se seu quadro foi ou não destruído, 
bastando para isso escutar a saída do canal. Em caso de colisão, a estação retransmite seu 
quadro ao fim de um tempo aleatório. 
b) Slotted ALOHA – Sua proposta é duplicar a capacidade de um sistema ALOHA, utilizando a 
metodologia de divisão do tempo em intervalos discretos, com cada intervalo correspondendo 
a um quadro. Este método exige que os hosts concordem em relação as fronteiras dos slots. 
Uma forma de alcançar a sincronização entre os hosts seria ter uma estação especial que 
emitisse um sinal sonoro no inicio de cada intervalo, como um relógio. Os hosts só 
transmitem no início dos intervalos de tempos discretos. 
c) CSMA (Carrier Sense Multiple Access) – Utiliza o principio de operação de escuta do canal 
(detecção de portadora) antes de transmitir as informações. Caso algum outro nó o esteja 
fazendo ele espera um tempo para então voltar a escutar o canal broadcast. Outra 
característica importante é, se quando o canal estiver ocioso e o nó for transmitir e outro o 
fizer no mesmo momento, o CSMA realiza a detecção de colisão (escutar a rede enquanto 
emitem dados), fazendo com que pare a transmissão, até que algum protocolo determine 
quando deve tentar transmitir novamente. As variantes do CSMA são: 
- CSMA 1-persistente, que realiza a escuta persistente do canal e assim que o canal 
estiver livre, transmite as informações, caso ocorra colisão, o host espera um 
intervalo de tempo aleatório e começara tudo novamente. 
- CSMA não persistente, escuta o canal, e se ninguém mais estiver transmitindo, o 
host iniciara a transmissão, caso ocorra colisão, o host não permanecera escutando 
continuamente a fim de se apoderar de imediato do canal após detectar o fim da 
transmissão anterior, em vez disso, aguardara um intervalo de tempo aleatório. 
- CSMA p-persistente, escuta persistente do canal e assim que o canal estiver livre, 
transmite com uma probabilidade p, espera um tempo e escuta novamente o canal. 
CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) – Adotado pelo 
padrão Ethernet (IEEE 802.3). É amplamente utilizado na subcamada MAC de LANs. Utiliza 
um modelo no qual um slot pode estar no estado de disputa, transmissão ou inatividade. Se 
dois hosts dicidirem transmitir simultaneamente, haverá uma colisão. As colisões podem ser 
detectadas verificando-se a potencia e a largura do pulso do sinal recebido e comparando-o 
com o sinal transmitido. 
Após detectar uma colisão, um host cancela sua transmissão, espera um intervalo de 
tempo aleatório e, em seguida, tenta novamente, supondo que nenhum outro host tenha 
começado a transmitir nesse ínterim. Dessa forma, o modelo CSMA/CD consistira em 
períodos alternados de disputa e de transmissão, com a ocorrência de períodos de 
inatividade quando todas os hosts estiverem em repouso). 
CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) é um método de 
transmissão com abstenção de colisão. Neste protocolo são usadas tanto a detecção do 
canal físico quanto a do canal virtual, consiste em quando um host quer transmitir, ele escuta 
o canal. Se ele estiver ocioso, o host simplesmente começará a transmitir. Ele não escuta o 
canal enquanto esta transmitindo, mas emite seu quadro inteiro, que pode muito bem ser 
destruído no receptor devido a interferência. Se o canal estiver ocupado, a transmissão será 
adiada ate o canal ficar inativo, e então o host começará a transmitir. Se ocorrer uma colisão, 
os hosts que colidirem terão que esperar um tempo aleatório, usando o algoritmo de recuo 
binário exponencial das redes ethernet, e então tentarão novamente mais tarde. 
3. Revezamento 
Neste método os hosts se alternam em revezamento, mas hosts que possuem mais dados a 
transmitir podem demorar mais quando chegar a sua vez. Faz o uso uniforme do canal e garante que 
cada nó utilize a mesma quantidade de quadros. 
 Divide-se em: 
a) Pooling – consiste em uma central que inspeciona de maneira circular a necessidade de 
transmissão, pois possui um nó central/mestre,onde elimina-se colisões e intervalos vazios, e permite 
trabalhar com a quantidade máxima de quadros. 
Possui o atraso na escolha, ou seja, o tempo perdido para analisar quem vai transmitir. 
Utiliza a topologia em barra, sendo duas barras onde é possível eliminar o atraso de escolha 
e a multiplexação onde se tem que ler o controle do nó central. 
b) Protocolos baseados em “slots” – onde um slot passa por cada nó. Utiliza a topologia anel, 
e a divisão do espaço em pequenos segmentos (slots). Utiliza como referencia o bit de ocupado em 
cada slot, onde o remetente coloca o bit 1 de ocupado e quando receber o slot de volta ele libera com 
o 0. 
Referências: 
Livro: Redes de Computadores – Andrew S. Tanenbaum 
Site de Internet 1: http://pt.wikipedia.org/wiki/CSMA/CD
Site de Internet 2: http://pt.wikipedia.org/wiki/CSMA/CA
Site de Internet 3: http://pt.wikipedia.org/wiki/Camada_de_ligacao_de_dados 
Apostila de Redes Moveis: Artur Ziviani - Tópicos Especiais I – 2006.1 – p. 87