Subcamada MAC – Processos e Métodos - Métodos de Acesso

Métodos de Acesso

O meio de comunicação é compartilhado por vários dispositivos comunicantes. No exemplo hipotético de um barramento, todos os nós têm acesso ao mesmo cabo e o utilizam para as comunicações.

Assim, algum mecanismo deve ser provido para controlar a ‘disputa’ pelo acesso a este meio de comunicação, seja ele com ou sem cabo.

São três estes métodos: Contenção, Passagem de Token e Polling.

Contenção

Neste métodos, todos os nós têm igual chance de utilizar o meio, isto é, não existe prioridade nem eles precisam aguardar um sinal especial permitindo a transmissão.

Como conseqüência, pode acontecer de dois nós utilizarem o meio físico ao mesmo tempo.

Neste caso, ocorrerá uma colisão de pacotes. Por isso, dizemos que este método é estatístico, Isto é, o pacote tem uma ‘boa chance’ de alcançar o destino, mas não é possível afirmar que o fará.

Caso ocorra uma colisão os nós suspendem temporariamente as transmissões.

Existes vários métodos (ou protocolos) para lidar com a disputa pelo acesso e também com as freqüentes colisões. Veremos algumas delas.

Colisão

CSMA/CD – Carrier Sense Multiple Access – Collision Detection

Este método garante igual ‘direito’ de acesso à media para todos os nós (Multiple Access), e funciona da seguinte maneira:

·        Um sistema monitora continuamente o barramento para verificar se ele está livre (Carrier Sense).

·        Caso o barramento esteja livre, a transmissão é iniciada.

·        Durante a transmissão, o sistema monitora continuamente o cabo.

·        Caso haja uma variação (pico) de sinal, isso indica uma colisão.

·        Neste caso, um sinal é enviado para o cabo (traffic jam), indicando que todos devem suspender as transmissões.

·        Após um tempo aleatório, as transmissões são reiniciadas.

·        Caso o número máximo de tentativas for excedido, a transmissão é abandonada e uma mensagem de erro é gerada.

·        Este é o protocolo utilizado nas redes Ethernet.

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CSMA/CD em operação normal

CSMA-CD

CSMA/CD durante colisão

Colisão

CSMA/CA – Carrier Sense Multiple Access/Colision Avoidance

Este protocolo define dois quadros (frames) especiais adicionais denominados RTS (Request to Send) e CTS (Clear to Send).

O transmissor envia um RTS ao receptor, que por sua vez envia um CTS em resposta, indicando que a transmissão pode ser feita.

É utilizado em redes locais sem fio e no protocolo LocalTalk da Apple

CSMA-CA

Passagem de Token

Neste método, existe um pacote especial chamado token que circula entre os participantes da rede, que tem a topologia lógica de anel.

Se um nó tem algo a transmitir, ele deve esperar a passagem do token. Quanto isso ocorre, o nó introduz os dados no cabo. Estes percorrerão o cabo até alcançar o nó destinatário. O nó destinatário copia os dados e devolve o mesmo pacote ao anel, indicando que ele foi copiado sem erros.

Este pacote indicará ao remetente que os dados foram transmitidos com sucesso, e ele liberará o token livre no anel novamente.

Token Ring

Passagem Lógica do Token

O sistema é livre de colisões, sendo portanto determinístico e, ainda que quantitativamente menos presente que os métodos de contenção, tem uma presença importante em sistemas de automação.

As redes que utilizam esta tecnologia apresentam topologia física de estrela, e topologia lógica de anel.

Token Ring Passing

Passagem Física do Token

Token Ring Data

Passagem do Token com dados

Comparação Conteção x Passagem de Token

Conforme ilustrado no gráfico, os métodos de contenção apresentam melhor performance para um número menor de máquinas transmitindo.

Se o número de máquinas cresce, porém, a quantidade de colisões é muito grande, o que obriga as máquinas a pararem de transmitir freqüentemente, prejudicando a performance.

Nestes casos, o método de passagem de token é mais eficiente.

Outro fator importante na comparação é o fato de que os métodos de contenção são estatísticos, uma vez que a transmissão "provavelmente" será bem sucedida, dependendo da ocorrência ou não de colisões. No método de passagem de token, por outro lado, pode-se dizer que a transmissão é determinística, já que não ocorrem colisões e os tempos de passagem do token são predizíveis e configuráveis.

Polling

Neste método existe a presença de um elemento controlador.

Trata-se de um nó que tem a função de enviar um token os demais que lhes concede a permissão de utilizar a media de comunicação.

É um método determinístico, praticamente isento de colisões, que permite a priorização das máquinas. A algumas, podem ser concedidas mais oportunidades de comunicação. 

Polling

Polling

Polling Priority

Polling - Prioridade