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CSMA/CD


Este método de acceso tiene como objeto proveer accesos múltiples a los nodos de una red con topología de bus, y está basado en el principio de sensar el medio de comunicación antes y durante la transmisión de un paquete de información, asumiendo que el retraso en la propagación es muy corto comparado con el tiempo de transmisión del paquete de datos.

CSMA/CD proviene de las siglas en inglés de Carrier Sense Multiple Access with Colision Detection. Esta técnica de acceso al medio (MAC) es una de las más utilizadas en topologías bus\árbol. Originalmente fue desarrrollada por Xerox para su red local Ethernet.

El comité de la IEEE 802 creó el estándar IEEE 802.3 basado en esta técnica de acceso al medio para banda base. Esta técnica es una evolución de las técnicas de acceso aleatorio Aloha.

En un canal Aloha puro, las terminales transmiten cuando lo necesitan, sin importar si hay una trasmisión en progreso. El control de acceso al medio es muy sencillo pero la máxima utilización es solamente del 18%.

Posteriormente se desarrollo el canal Aloha sincronizado (Sloteed Aloha), en el cual las terminales solamente pueden iniciar transmisiones al inicio de una ranura de t segundos, donde t es el tiempo de transmisión de un paquete (longitud fija). Con esto se logra una utilización máxima del 36%.

Tratando de incrementar la utilización de los canales de comunicación, se creó la técnica CSMA (Carrier Sense Multiple Access).

La idea básica del CSMA es que cuando una terminal necesita transmitir, primero revisa al medio de transmisión para ver si no hay una transmisión en progreso y evitar asi una colisión. Si el medio está libre, transmite; si está ocupado, espera.

Está modificación, aún cuando parece muy simple y obvia, logra incrementar la utilización de los canales Aloha ya que reduce el intervalo de colisión y, por lo tanto,reduce el número promedio de colisiones, pero no las evita, ya que dos o más terminales pueden iniciar una transmisión al mismo tiempo y producir una colisión.


¿Porqué no las evita?

En los canales Aloha se utilizaba transmisión por señales de radio con una velocidad de transmisión relativamente baja y el tiempo de transmisión resultaba mucho mayor que el tiempo de propagación de la señal de radio desde la estación transmisora hasta la estación central receptora.

En redes locales esto no es cierto por dos razones:

La velocidad de la onda electromagnética en medios guiados es 2/3 de la velocidad en el aire.
Las velocidades de transmisión son mucho mayores que las utilizadas originalmente en canales Aloha.

Por ejemplo, considere una red Ethernet 10Base5 con 5 segmentos. (10Base5 significa velocidad = a 10 Mbps, transmisión banda base y longitud máxima de cada segmento = 500 metros).
La velocidad de propagación es 2x10^8 y la longitud de la red es de 2500 metros, lo cual da un tiempo de propagación de 12.5 ms, esto sin considerar atrasos en repetidores entre segmentos.

La velocidad de transmisión es de 10 Mbps y suponiendo paquetes de 512 bits, da un tiempo de transmisión de 51.2 ms.

Como puede verse, los puntos ahora son del mismo orden.

Si la terminal que esta en un extremo de la red inicia una transmisión en el tiempo t0, la terminal que está en el otro extremo no se dará cuenta antes de 12.5 ms, propiciando que esta última crea que el medio está libre e inicie una transmisión que ocasiona una colisión.

La utilización máxima usando CSMA depende de la relación del tiempo de propagación con el tiempo de transmisión. En redes locales está relación se conoce como "a".

Los valores de la "a" pequeños favorecen una utilización mayor de la red, mientras que los valores grandes provocan una utilización menor.

El tiempo que se desperdicia en terminar de transmitir los paquetes cuando hay colisión no tiene sentido. Esto dió origen a la técnica de acceso al medio CSMA\ CD (Carrier Sense Multiple Access with Collison Detection).


CSMA\CD añade las siguientes reglas a CSMA:

Si se detecta una colisión durante la transmisión, se suspende la transmisión del paquete inmediatamente y se genera una señal breve que indica que hubo colisión (jamming signa).
Despues de indicar la colisión, se genera un tiempo aleatorio, transcurrido este, se intenta llevar a cabo la transmisión usando CSMA.
El tiempo máximo que se necesita para detectar una colisión es dos veces el máximo tiempo de propagación.

Referencias: www.ei.uvigo.es/~nrufino/so/semaforo.pdf

http://www.itlp.edu.mx/publica/tutoriales/redes/tema14.htm