زیرلایه نظارت بر دسترسی به رسانه انتقال

مدل مرجع اتصال داخلی سیستم‌های باز
۷	لایه برنامه en
۶	لایه ارائه en
۵	لایه جلسه en
۴	لایه انتقال
۳	لایه شبکه
۲	لایه پیوندداده زیرلایه ال‌ال‌سی en زیرلایه نظارت بر دسترسی به رسانه انتقال
۱	لایه فیزیکی

در شبکه‌های فراگیر که از یک کانال مشترک استفاده می‌کنند، اولین مسئله‌ای که پیش می‌آید این است که چه کسی از این کانال استفاده کند. به این کانال گاهی کانالهای با دسترسی چند گانه یا کانالهای با دسترسی تصادفی گوییم. حال وظیفه ما است که کلاهمان را قاضی نموده و به ایستگاه‌های مختلف این اجازه را بدهیم که از کانال مشترک موجود استفاده بهینه را ببرند. وظیفه این عمل در دنیای شبکه بر عهده نرم‌افزار‌های زیر لایهٔ نظارت بر دسترسی به رسانه انتقال(MAC) می‌باشد. این زیر لایه وظیفه دارد که به کمک پروتکل هایی که در زیر ذکر می کنیم عدالت را بین ایستگاه‌ها پیاده نماید. حال فرض کنیم این کنترل انجام نگردد، در این حالت ممکن است چند ایستگاه به طور هم‌زمان نسبت به قرار دادن بسته‌های اطلاعاتی بر روی کانال اقدام کنند (این سناریو یادآور پاسخگویی هم‌زمان دانشجویان یک کلاس به یک پرسش استاد است). طبیعی است که هیچ یک از این بسته‌های اطلاعاتی قابل بازیافت توسط گیرنده(استاد در مثال ما) نیست. به این رویداد را تصادم گوییم. در کانال‌های شبکه می‌توان با برسی توان مصرفی یا اندازه گیری و مقایسهٔ پهنای پالس سیگنال دریافتی از کانال و مقایسهٔ آن با سیگنال ارسالی تشخیص داده می‌شود. این فرآیند تشخیص، به صورت آنالوگ انجام می‌شود و کدینگ خاصی همچون منچستر در این تشخیص کاربرد دارد.

پروتکل‌های ALOHA

نورمن آبرامسون و همکاران او این روش را ایجاد کردند و دانشمندان دیگر به مرور به تکمیل آن پرداختند. دو نوع از این پروتکل‌ها در زیر بیان می‌شود.

Pure ALOHA

در این روش که می‌توان آنرا بی منطق‌ترین حالت هم دانست، تمام ایستگاه‌ها به محض آماده شدن بسته‌های اطلاعاتی شان، آنرا به کانال انتقال می فرستند. اگر تصادمی رخ نداد که چه بهتر ولی اگر تصادمی رخ داد آنرا توسط کانال مستقلی گزارش می‌کند. بعد از گزارش تصادم این فرآیند دوباره تکرار می‌شود. بعد محاسبات آماری مشخص شده است که در این حالت تنها ۱۸ درصد از کانال بهره برداری می‌شود. max کارایی در این روش وقتی است طول فریم‌ها یکسان باشد.زمانیکه برخوردبوجود می آیدفرستنده زمانی تصادفی صبر می‌کند و داده‌ها را دوباره منتقل می کند. منتظر ACK می ماند اگرACK دریافت نکرد دوباره داده‌ها را ارسال می کند

Slotted ALOHA

در این روش از برش‌های زمانی استفاده می‌شود. الگوریتم این روش به قرار زیر است:

• بعد از مهیا شدن اطلاعات، ایستگاه باید آنقدر منتظر بماند تا به آغاز برش زمانی بعدی برسد.
• بعد از اتمام برش زمانی بسته اطلاعاتی به روی کانال ارسال می‌گردد.
• در صورت بروز تصادم این فرایند دوباره تکرار می‌شود.

این پروتکل دو برابر بهتر از روش قبل است بنابراین میزان بهره کانال به ۳۷ درصد می‌رسد.

پروتکل‌های دسترسی چند گانه با قابلیت شنود سیگنال(CSMA)

به مجموعهٔ این پروتکل ها، پروتکل‌های شنود سیگنال نیز گوییم. این پروتکل‌ها مناسب تر بوده و کاربردی تر هستند. چراکه بدون تحقیق حکم صادر نمی‌کنند!

Persistent CSMA

به این پروتکل که گاهی به آن ۱-Persistent CSMA نیز گوییم طبق الگوریتم زیر کار می‌کند.

1. به کانال گوش بده.
2. اگر کانال خالی است اطلاعات را به سوی کانال ارسال کن.
   1. در غیر اینصورت به مرحله ۱ بازگرد.

در این روش نیز امکان تصادم وجود دارد. دو حالت زیر سناریوهای احتمالی وقوع این رویداد است:

• تاخیر انتشار وجود داشته باشد.
• انتظار هم‌زمان برای خالی شدن کانال.

Nonpersistent CSMA

این پروتکل مبتنی بر شنود سیگنال است و طبق الگوریتم زیر است:

1. به کانال گوش بده.
2. اگر کانال خالی است اطلاعات را به سوی کانال ارسال کن.
   1. در غیر اینصورت زمان تصادفی را صبر کن.
3. بازگشت به مرحله ۱.

این روش با حالت قبل دو تفاوت دارد:

• تاخیر بیشتری نسبت به روش قبل دارد.
• زمان انتظار به صورت تصادفی محاسبه می‌گردد.

p-Persistent CSMA

این پروتکل برای کانالهای زمان بندی مناسب است و دارای الگوریتم زیر است:

1. شنود کانال.
2. اگر کانال اشغال نیست آنرا با احتمال p به روی کانال قرار بده (این امر قطعی نیست).
   1. در غیر این صورت تا بعد از اسلات بعدی صبر کن و به مرحله ۱ بازگرد.

تا اینجا چند پروتکل را برسی کردیم، قبل از ادامه این بخش توجه شما را به شکل روبرو جلب می کنیم که به مقایسه بهره وری کانال(ظرفیت مفید) بر حسب بار پرداخته است. قبل از بحث در مورد ادامه پروتکل‌ها این نکته را خاطر نشان می کنیم که تمام پروتکل هایی که تا اینجا برسی کردیم دسترسی تصادفی را به کانال دارند.

CSMA با تشخیص تصادم

در این پروتکل به محض تشخیص تصادم ادامه ارسال فریم آسیب دیده متوقف می‌گردد. این قطع شدن سریع، باعث می‌شود که در پهنای باند به میزان زیادی سرفه جویی شود. چنین پروتکلی را به اختصار CSMA/CD یا پروتکل دسترسی چندگانه با قابلیت شنود سیگنال حامل همراه با تشخیص تصادم نامیم. CSMA/CD می‌تواند در سه وضعیت باشد:

• رقابت
• ارسال
• بیکار

پروتکل‌های دسترسی چند گانه مبتنی بر تقسیم طول موج

MACAW

---

شبکه‌های کامپیوتری - آندرواس. تَنن بام - ویراست چهارم۲۰۰۳