Acesso Randômico

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Acesso Randômico
(ALOHA, CSMA E CSMA/CA)
Alunos: Danilo de Pádua / Philype
Professor: Stefany Mendes
Sistema ALOHA - Universidade do Havaí
Primeiro sistema de computadores a empregar a técnica de rádio difusão ao invés de cabos ponto a ponto.
Década de 70, linhas telefônicas disponíveis eram caras e pouco confiáveis. Necessidade de interligação de subredes da universidade espalhadas pelas ilhas, ao Centro de Computação principal.
Sistema ALOHA - Universidade do Havaí
A comunicação é realizada através da instalação em cada estação de um pequeno transmissor/receptor de rádio FM, com um alcance suficiente para comunicar-se com o transmissor/receptor do Centro de Comunicação.
Transmissão feita a 9600bps.
Computador
Terminal
Terminal
Terminal
Terminal
Dados
Funcionamento
Existem somente dois canais de comunicação
Um canal para transmissão do computador aos terminais
Transmissores:
Somente o computador central possui transmissor
Receptores
cada terminal possui um receptor para este canal
Um canal para transmissão dos terminais ao computador
Transmissores:
cada terminal possui um dispositivo transmissor para este canal
Receptores
somente o computador central possui um receptor
Topologia
Topologia física: estrela
Topologia lógica: barramento
Problema:
Colisão:
Dois ou mais terminais transmitindo ao mesmo tempo
 Necessário implementar um método de acesso ao meio
Método de acesso ao meio
Quando um terminal tem um quadro para transmitir, ele o transmite, independente do canal estar sendo utilizado ou não;
Após a transmissão é disparado um relógio temporizador, com tempo aleatório;
Se após este período não chega uma mensagem de “reconhecimento de transmissão”(não chegar após o intervalo), este é transmitido novamente;
 O receptor no centro de computação é capaz de detectar quando ocorre uma colisão pela verificação do CRC (Código de Redundância Cíclica)
Colisão e retransmissão
A
B
C
								tempo
1
1
1
2
1
2
Colisão no protocolo aloha
A
B
C
Melhoria:
O ideal seria que os quadros em colisão se sobreponham o máximo possível
1
1
1
2
2
 Aloha
A
B
C
Slotted-Aloha
A
B
C
1
1
1
2
2
1
1
1
2
2
Aloha
A
B
C
Slotted-Aloha
A
B
C
1
1
1
2
2
1
1
1
2
2
CSMA
CS (Carrier Sense): Capacidade de identificar se está ocorrendo transmissão; 
MA (Multiple Access): Capacidade de múltiplos nós concorrerem pelo utilização da mídia; 
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 Protocolo de controle de acesso ao meio que busca ao máximo evitar a colisão de quadros (pacotes da camada de enlace) em redes com múltiplo acesso ao meio.
Mecanismo usado para coordenar a transmissão numa rede Ethernet.
Não evita as colisões por completo. Elas ocorrem quando o sensoriamento do canal é simultâneo, fazendo com que dois ou mais hosts suponham não haver transmissão e as iniciam concomitantemente.
Quando um nó pretende emitir dados, verifica se o meio de transmissão está livre, se for esse o caso procede à emissão. Se o meio de transmissão está ocupado, existem vários algoritmos possíveis:
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CSMA NÃO PERSISTENTE - Se o meio de transmissão está ocupado, ele espera um período de tempo aleatório e voltar a tentar, a desvantagem é que o meio de transmissão pode estar desocupado enquanto existem dados para transmitir. 
 
CSMA não Persistente: Análise
Suposições:
1. O número de usuários é infinito e o processo de chegadas dos pacotes 
é poissoniano (novos e retransmissões).
2. O atraso de propagação é τ segundos entre duas estações quaisquer. 
τ é atraso máximo de propagação em um sentido de transmissão.
3. Todos os pacotes têm a mesma distribuição de comprimento e o tempo
de transmissão é P segs.
4. Cada estação tem no máximo um pacote pronto para transmitir 
(incluindo o de retransmissão).
5. O canal é sem ruído, portanto o erro de transmissão é devido somente
às colisões.
6. Os pacotes colididos são retransmitidos.
CSMA PERSISTENTE - Continua a escutar o meio até que esteja livre e emiti os dados. Se existe mais do que um nó nestas condições ocorre uma colisão, nesse caso espera um período de tempo aleatório e volta a tentar.
CSMA P PERSISTENTE - tenta diminuir as colisões evitando que o meio de transmissão seja sub-utilizado: espera até que o meio esteja livre, então transmite com uma probabilidade p, em alternativa espera um período de tempo equivalente ao atraso máximo de propagação no meio de transmissão e volta ao inicio.
CSMA/CA
Carrier sense multiple access with collision avoidance
(Acesso múltiplo com verificação de portadora com anulação/prevenção de colisão)
Introdução
O algoritmo CSMA/CA considera que a cada transmissão, com ou sem colisão, a rede entra em modo onde as estações só podem começar a transmitir em intervalos de tempo a elas determinados. Caso não o faça, o direito passa para à estação com o segundo intervalo de tempo, e assim sucessivamente até que ocorra uma transmissão, quando o processo se re-inicia, ela trabalha semelhantemente a função CSMA/CD com apenas com uma diferença: o protocolo CSMA/CD controla as colisões quando elas ocorrem, enquanto que o protocolo CSMA/CA do padrão sem fio apenas tenta evitar as colisões.
O CSMA/CA pode ser resumido como segue:
O computador escuta o meio antes de transmitir.
 Se o meio estiver ocupado ele seta um contador de espera com um número randômico.
 A cada intervalo que ele verifica que o meio está livre ele decrementa o contador. Se o meio não estiver livre ele não decrementa.
 Quando o contador atinge zero ele transmite o pacote.
Exemplo:
 Considere 5 estações. Num determinado instante…a estação_3 acessa o meio. Pouco tempo depois…a estação_1 e a estação_4 tentam transmitir seus quadros, mas não conseguem. Afinal, estação_3 ocupa o meio. A partir deste instante…as duas estações (1 e 4) começam a decrementar seus valores. Após finalizada a transmissão da estação_3…terá acesso ao meio a estação que tiver o menor valor.
Este método não garante a entrega correta dos dados. Então, como parte da técnica, após a estação origem enviar seu quadro…a estação destino deverá emitir um aviso de recebimento – ACK (Acknowledgement). Caso este aviso não chegar dentro de um intervalo de tempo (timeout), a estação origem realiza novamente a transmissão do quadro.
Funcionamento:
Para abrilhantar ainda mais este esquema o protocolo DFWMAC possibilita ao método CSMA/CA com reconhecimento…acrescentar dois quadros de controle: o RTS (Request to Send) e o CTS (Clear to Send). Este mecanismo é opcional.
A estação origem, antes de transmitir o quadro de dados, envia um quadro de controle RTS. Ele carrega um palpite da duração no tempo da futura transmissão. Com isso, a estação destino em reposta ao RTS manda um quadro de controle CTS avisando que está pronta para receber o quadro de dados. Então, após os dados serem enviados a estação destino enviará um ACK informando que tudo ocorreu conforme o esperado.
 DFWMAC-DCF básico (CSMA/CA)  
O método de acesso básico do DFWMAC é uma função de coordenação distribuída (DCF) conhecida como CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) com reconhecimento. A utilização desse método é obrigatória para todas as estações e pontos de acesso (APs), nas configurações Ad Hoc e com infra-estrutura. O serviço fornecido pela DCF é usado para transmissão de tráfego assíncrono.
Esse mecanismo de acesso possui um esquema de acesso randômico com “sensor” do meio que tenta evitar colisões através de um backoff  time (uma espécie de tempo de espera) aleatório. O mecanismo básico do CSMA/CA é mostrado na figura abaixo. Se o meio está inativo por pelo menos a duração de DIFS, uma estação pode acessar o meio imediatamente. Isso permite um atraso de acesso curto enquanto o tráfego estiver pequeno. Mas, tão logo mais e mais estações tentarem acessar o meio, outros mecanismos de controle sãonecessários.