Protocolli di Accesso al MezzoProtocolli di Accesso al Mezzootoco d ccesso a e ootoco d ccesso a e o

MACMAC

RoadmapRoadmapRoadmapRoadmap

Accesso ad un mezzo di comunicazione

Allocazione delle risorse

Protocolli MACAloha puroAloha puroAloha a slotAloha satellitare

Prestazioni

2

Prestazioni

MACMAC

Materiale didatticoMateriale didatticoMateriale didatticoMateriale didatticoLibro di testo

A Roveri – “Retematica III parte” disponibile sul sito di InfoComA. Roveri – Retematica III parte disponibile sul sito di InfoCom – La Sapienza

Tanenbaum – “Reti di computer”

B. Walke – “Mobile Radio Networks, Networking and Protocols”

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MACMAC

Accesso multiploAccesso multiploAccesso multiploAccesso multiploMezzo di comunicazione

Consente la trasmissione di informazioni a distanzaUtilizza un mezzo fisico (canale trasmissivo)

Punto – punto• Una sorgente - Una destinazione• Qualità dipende dal segnale trasmesso e dal disturbo sul canaleQualità dipende dal segnale trasmesso e dal disturbo sul canale

Multi – accesso• Due o più sistemi sorgenti/collettori di informazioni (stazioni)• Due o più sistemi sorgenti/collettori di informazioni (stazioni)• Qualità dipende dal segnale tx da due o più stazioni• Somma delle versioni attenuate, ritardate, ev. rumorose di questi

contributicontributi

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MACMAC

Esempi topologie di LANEsempi topologie di LANEsempi topologie di LANEsempi topologie di LAN

Satellite BUS a prese multiple

Stazioni di terraCollegamento radio a pacchetti

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MACMAC

Allocazione delle risorseAllocazione delle risorseAllocazione delle risorseAllocazione delle risorseRiguarda i mezzi di comunicazione

Statica: Suddivisione in sub-canaliP i i di id l d ll iPre-assegnazione individuale delle risorse

• Frequency Division Multiple Access - FDMA, • Time Division Multiple Access - TDMA,

C d Di i i M lti l A CDMA• Code Division Multiple Access – CDMA

Dinamica: il mezzo e’ una risorsa singolaAccesso in base ad una procedura di controllo

• A domandaA domanda• Pre-assegnata collettivamente

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MACMAC

Problema dell’allocazioneProblema dell’allocazioneProblema dell’allocazioneProblema dell’allocazioneAssunzioni del modello:

1. N stazioni indipendentiLa probabilità che un pacchetto venga generato in un IT ΔT e’ λ∗ΔT (λcostante, frequenza di arrivo di un nuovo pacchetto)costante, frequenza di arrivo di un nuovo pacchetto)Generato il pacchetto la stazione e’ bloccata e resta inattiva finché il pacchetto non e’ stato completamente trasmesso

2 Canale singolo2. Canale singolo

3. Collisione

4. Tempo4. TempoContinuoDiscreto

5 Rilevamento di utilizzo del canale da parte delle stazioni5. Rilevamento di utilizzo del canale da parte delle stazioniCon rivelamentoSenza rivelamento

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MACMAC

Accesso multiplo con Accesso multiplo con allocazioneallocazione dinamicadinamicapp

Consideriamo il dominio del tempoConsideriamo il dominio del tempo

Assegnazione a domanda: accesso controllato o casualeAssegnazione a domanda: accesso controllato o casuale

Accesso controllato: ogni stazione emette solo quando riceve una autorizzazioneg qControllo:• Centralizzato

– Una stazione primaria abilita le altre secondarie alla trasmissioneUna stazione primaria abilita le altre secondarie alla trasmissione• Distribuito (passa da stazione a stazione)

– Le stazioni inattive non impegnano risorse– Efficiente utilizzo del mezzo trasmissivoEfficiente utilizzo del mezzo trasmissivo

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MACMAC

St t MACSt t MAC M di A C t lM di A C t lStrato MAC Strato MAC -- Medium Access ControlMedium Access Control

“Nei casi di accesso multiplo con allocazione dinamica la pregolazione dell’accesso al mezzo, con la risoluzione delle eventuali contese, e’ affidata a protocolli di accesso al mezzo”

Protocolli MAC (Medium Access Control)

Roveri – Retematica III

Protocolli ad accesso controllatoProtocolli ad accesso controllato

Protocolli ad accesso casuale

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MACMAC

Accesso casualeAccesso casualeAccesso casualeAccesso casualeModalità: ogni stazione accede al canale indipendentemente dall’effettiva disponibilità dello stesso.

UI viene emessa non appena pronta.

Se due o più stazioni richiedono contemporaneamente la risorsa: SISTEMA di CONTESA ⇒ Collisione

Mutua interferenza tra i segnali: il contenuto non e’ più utilizzabile dalle stazioniRiemissione dell’unita’ informativaMeccanismo di gestione dei conflitti

Prestazioni dipendono dall’intervallo di vulnerabilità: l’intervallo massimo di tempo entro cui una stazione può emettere una UI e

llid ’ lt i i

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collidere con un’altra emissione

MACMAC

AlohaAloha cenni storicicenni storiciAloha Aloha –– cenni storicicenni storici

(anni ’70) per una rete radio multiaccesso Università delle Hawaii in(anni 70) per una rete radio multiaccesso Università delle Hawaii, in cui più stazioni periferiche erano logicamente connesse da un unico canale ad una stazione centrale (Norman Abramson);

Il principio-chiave si adatta ad una qualsiasi rete con esigenze di accesso multiplo con allocazione dinamica;

E’ il più semplice protocollo ad accesso casuale;

Due versioni:

Aloha puroSlotted Aloha

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Slotted Aloha

MACMAC

Aloha puroAloha puroAloha puroAloha puroFunzionamento:

Una stazione emette una UI non appena questa è disponibile senza alcun controllo sulla disponibilità del mezzo trasmissivocontrollo sulla disponibilità del mezzo trasmissivo.

La stazione emittente assume che si sia verificata una collisione se non riceve un Ack positivo dalla stazione di destinazione entro un determinato pintervallo di tempo (time-out).

Tutte le UI coinvolte nella collisione sono considerate perdute e quindi vanno riemesse.

La UI viene riemessa dopo un tempo calcolato in base ad un algoritmo di subentro (back off); ciò per evitare nuove collisioni rendendo casuale lasubentro (back off); ciò per evitare nuove collisioni rendendo casuale la riemissione.

• Una legge deterministica di ritrasmissione porterebbe inevitabilmente al ripetersi della collisione

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pe e s de a co s o e

MACMAC

CollisioneCollisioneCollisioneCollisioneLa MAC-PDU in verde collide con quelle in blu.q

t0 t0+Tt0-T t0+2T

Nessun arrivo, nessuna collisione!

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essu a o, essu a co s o e

MACMAC

AlohaAlohaAlohaAloha

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MACMAC

Aloha puroAloha puro 22Aloha puro Aloha puro -- 22

Per la proprietà di retroazione del broadcasting un utente può sempre sapere se il suo pacchetto e’ giunto a destinazione

LAN: retroazione immediataSatellite: ritardo di circa 270 ms

Il tempo di ritrasmissione DEVE essere casuale per evitare fenomeni diIl tempo di ritrasmissione DEVE essere casuale per evitare fenomeni di STALLO

I pacchetti hanno la stessa dimensione perché la produttività di Aloha sia MAX

Non esiste distinzione tra perdita totale e parziale di pacchetto

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MACMAC

Aloha puroAloha puro 33Aloha puro Aloha puro -- 33Non c’e’ sincronizzazione

Una trama viene trasmessa SENZA aspettare l’inizio dello slot

Probabilità di collisione:Probabilità di collisione:la trama inviata a t0 collide con altre trame inviate nell’intervallo [t0-1, t0+1]Hp. Tempo di trasmissione trama = 1

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MACMAC

Aloha puroAloha puroAloha puroAloha puroDef.: periodo di vulnerabilita’ V l’intervallo di tempo durante il p pquale possono verificarsi collisioni

Il periodo e’ pari a 2T se T e’ la durata di una trama

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MACMAC

Aloha prestazioniAloha prestazioniAloha prestazioniAloha prestazioniLe prestazioni di una tecnica a contesa sono valutate tramite:p

Throughput S: numero medio di trame trasmesse con successo per unita’ di tempoRitardo medio D per tramaRitardo medio D per trama

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MACMAC

StabilitàStabilità 11Stabilità Stabilità -- 1 1 Ipotesi:p

Trame di lunghezza costante (durata T)Data rate del canale fissatoN stazioni e’ finito = mN. stazioni e finito = mN. stazioni prenotate in un certo istante = n (assunto come stato dell’evoluzione del sistema)nello stato n

• ogni stazione tra le (m – n) “non-prenotate” emette nuove UI in modo indipendente dall’emissione di altre stazioni e con uguale probabilità p che una UI sia emessa in un dato IT;

• ogni stazione “prenotata” riemette UI in modo indipendenteogni stazione prenotata riemette UI in modo indipendente dalle altre n - 1 “prenotate” e con uguale probabilità q che una UI sia emessa in un dato IT.

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MACMAC

Processo di PoissonProcesso di PoissonProcesso di PoissonProcesso di PoissonProcesso puntuale:p

Descrive la posizione di punti su un asse ordinato (es. Asse temporale)

D i iDescrizione:n(0, t) numero di punti nell’intervallo [0,t]n(t, t+τ) numero di punti nell’intervallo [t, t+τ](t, t τ) u e o d pu t e te a o [t, t τ]

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MACMAC

Processo di PoissonProcesso di PoissonProcesso di PoissonProcesso di Poisson1. La probabilita’ che ci sia un punto di Poisson in un intervallo infinitesimo

d ’ idt e’ pari a:

( )[ ] dtdtttnP λ==+ 1λ: frequenza del processo (punti per unita’ di tempo)

( )[ ] dtdtttnP λ==+ 1,

2. La probabilita’ che ci siano piu’ punti in un intervallo infinitesimo dt e’ nullanulla

( )[ ] 01, =>+ dtttnP

3. I punti presenti in intervalli di tempo disgiunti sono variabili causali

( )[ ]

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indipendenti

MACMAC

Processo di PoissonProcesso di PoissonProcesso di PoissonProcesso di PoissonLa probabilita’ che vi siano k punti di Poisson in un intervallo p ptemporale τ e’ pari a:

( )λ k

( )[ ] ( ) λτλτ −==+ ek

kdtttnPk

!,

k!

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MACMAC

Aloha: prestazioniAloha: prestazioniAloha: prestazioniAloha: prestazioniIl numero medio di tentativi di trasmissione da parte delle stazioni pnell'unità di tempo T (pari al tempo di trasmissione di una trama) è indicata con G ed è pari a:

G = λTλ è la frequenza media di arrivo delle trame (sia quelle nuove sia i q ( qtentativi di ritrasmissione)G è una misura relativa dell’utilizzazione del canale; se G>1 le trame generate superano il max rate di trasmissione del canaleg p

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MACMAC

Aloha: prestazioniAloha: prestazioniAloha: prestazioniAloha: prestazioniLa probabilità che vengano generate n trame dalla popolazione p g g p putente, durante il tempo di durata di una trama T, è distribuita secondo Poisson:

La probabilità di non avere collisioni (probabilità di successo Ps) p (p )è pari alla probabilità di non avere arrivi di trame (n=0) nel periodo di vulnerabilità 2T :

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MACMAC

Aloha: prestazioniAloha: prestazioniAloha: prestazioniAloha: prestazioniHp. di processo di Poisson sul traffico ⇒ la probabilità che una trasmissione non venga interferita da altre Ps è data dalla probabilità che nell'intervallo di vulnerabilità 2T non vi siano altre trasmissioni

Il throughput S della rete si esprime come il prodotto del traffico offerto G per la probabilità di successo Ps

S indica il throughput normalizzato espresso in trame trasmesse con successo nell’unità di tempo T (varia quindi tra 0 e 1)e 1)

Viene anche detto coefficiente di utilizzazione della reteperché definisce la frazione di tempo in cui la rete è impegnata

ll i i di

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nella trasmissione con successo di trame

MACMAC

Aloha: prestazioniAloha: prestazioniAloha: prestazioniAloha: prestazioni

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MACMAC

Aloha: prestazioniAloha: prestazioniAloha: prestazioniAloha: prestazioni

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MACMAC

Slotted AlohaSlotted AlohaSlotted AlohaSlotted AlohaSimile al protocollo ALOHA, ma introduce con una sincronizzazione tra le stazioni.

L’asse dei tempi è suddiviso in intervalli temporali (IT) di durata fissaL asse dei tempi è suddiviso in intervalli temporali (IT) di durata fissa, uguale al tempo di trasmissione T di una UI.

Ogni stazione è vincolata ad iniziare l’emissione delle proprie UI in corrispondenza dell’inizio di un IT.

L’intervallo di vulnerabilità nella emissione di una UI si riduce alla durata T. si ha collisione solo in caso di emissione contemporanea di ttrame

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MACMAC

Slotted AlohaSlotted AlohaSlotted AlohaSlotted Alohaun nodo che ha una nuova trama in arrivo: trasmette all’inizio dello slot successivo

se c’è collisione: ritrasmette la trama negli slot seguenti con probabilità p, finché ha successo

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MACMAC

Slotted AlohaSlotted AlohaSlotted AlohaSlotted AlohaQuando arriva una trama la stazione prova a trasmetterla nel pprimo slot disponibile

Se si verifica una collisione la stazione prova a ritrasmetterla dopo un numero di slot scelto uniformemente in un intervallo [0 – r]

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MACMAC

Slotted AlohaSlotted AlohaSlotted AlohaSlotted AlohaRisoluzione delle collisioni:

r = 0la collisione si ripete all’infinitoth h t 0throughput = 0

Se il traffico è elevato occorre un valore di r elevato per evitareSe il traffico è elevato occorre un valore di r elevato per evitare instabilità

Conviene r piccolo in situazione di rete scarica, r grande in

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p , gsituazioni di congestione !!

MACMAC

Slotted Aloha: backoff esponenzialeSlotted Aloha: backoff esponenzialeSlotted Aloha: backoff esponenzialeSlotted Aloha: backoff esponenzialeCome si sceglie r?g

Riconosciuta la collisione la stazione opera nel seguente modo:nel seguente modo:

sceglie un intero X a caso ed in modo uniforme nell’intervallonell’intervallo 0 – 2 Min (k, max)

• k numero di collisioni già subite dal pacchetto• k numero di collisioni già subite dal pacchetto• max settato per limitare la dimensione massima

dell’intervallo di ritrasmissionedell intervallo di ritrasmissioneaspetta X slot prima di tentare la ritrasmissione

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MACMAC

Slotted Aloha: prestazioniSlotted Aloha: prestazioniSlotted Aloha: prestazioniSlotted Aloha: prestazioniIl periodo di vulnerabilità è pari alla durata di una trama Tp p

La probabilità di non avere collisioni per un tempo pari al periodo di vulnerabilità (cioè la probabilità di successo Ps) è:

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MACMAC

Slotted Aloha: prestazioniSlotted Aloha: prestazioniSlotted Aloha: prestazioniSlotted Aloha: prestazioniCalcolo del max throughputg p

Derivando ed uguagliando a zero l’espressione:

GS Ge−=

Si ottiene il valore di G (Gmax) che corrisponde al max troughput Smax

0G GdS e Ge− −= − =

max

max

0

11 0.3678

e GedGGS e Erlang

=

= =

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MACMAC

Slotted Aloha: prestazioniSlotted Aloha: prestazioniSlotted Aloha: prestazioniSlotted Aloha: prestazioni

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MACMAC

Aloha satellitareAloha satellitareAloha satellitareAloha satellitarePuro: efficienza del canale e’ solo del 18% ⇒ inaccettabile per un apparato del costo di milioni di $

Slotted: l’efficienza raddoppia; problema della sincronizzazione. Quando inizia uno slot?

Il satellite gestisce il problema:

Una stazione di riferimento a terra, trasmette periodicamente un segnale speciale la cui ridiffusione viene usata da tutte le stazioni

i i d i t icome origine dei tempi

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MACMAC

Aloha satellitareAloha satellitare 22Aloha satellitare Aloha satellitare –– 22Ipotesi: p

ΔT: lunghezza dello slot temporaleTutti gli slot hanno la stessa lunghezza

Il k-esimo slot inizierà dopo k * ΔT es. sec

Problemi:O l i h l ità diff ti i i i i i diOrologi hanno velocità differenti ⇒ risincronizzazione periodicaIl tempo di propagazione dal satellite, è diverso per ogni stazione di terra ⇒ correzione preventiva

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MACMAC

Aloha satellitareAloha satellitare 33Aloha satellitare Aloha satellitare –– 33Come aumentare l’utilizzo del canale di salita oltre 1/e?

Si raddoppiano il numero di canali in salita.

38

MACMAC

Aloha satellitareAloha satellitare 44Aloha satellitare Aloha satellitare –– 44Ogni canale di salita funziona come un canale Alhoa a slot indipendente.

Stazione sorgente:Appena pronto n pacchetto sceglie in modo cas ale no dei d e canali inAppena pronto un pacchetto sceglie in modo casuale uno dei due canali in salitaTrasmette il pacchetto nello slot successivo.

Satellite:Se uno dei canali di salita contiene un unico pacchetto ⇒ trasmesso sul

l di di ll l icanale di discesa nello slot successivo

Se da entrambi i canali arriva un pacchetto ⇒T i t il d• Trasmesso uno e memorizzato il secondo

• Slot successivo viene trasmesso il secondo

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MACMAC

Aloha satellitareAloha satellitare 55Aloha satellitare Aloha satellitare -- 55Prestazioni:

Si può dimostrare:Data una quantità infinita dello spazio di buffer

L’utilizzazione del canale di discesa puo’ essere aumentata fino ll 0 736allo 0.736

La larghezza di banda deve essere incrementata di 0.5

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ProtocolloProtocolloCSMACSMACSMACSMA

MACMAC

Carrier Sense Multiple AccessCarrier Sense Multiple AccessCarrier Sense Multiple AccessCarrier Sense Multiple Access

Deriva dall’Aloha puro, con l’aggiunta del feedbacksull’occupazione di canale

Lo strumento che rivela l'occupazione del canale viene chiamato Carrier Sensing (rilevazione di portante) e dà il nome al

t llprotocollo

È usato nella topologia a bus bidirezionale

42

MACMAC

Carrier Sense Multiple AccessCarrier Sense Multiple AccessCarrier Sense Multiple AccessCarrier Sense Multiple AccessRegola: ASCOLTA PRIMA DI PARLARERegola: ASCOLTA PRIMA DI PARLARE

Procedura:una stazione che desidera emettere ascolta se il canale è occupato da una emissione precedente (carrier sensing)

canale libero (idle) ⇒ la stazione emette;

canale occupato (busy) ⇒ la stazione ritarda l’emissionecanale occupato (busy) ⇒ la stazione ritarda l emissione all’istante successivo

• CSMA Persistente: riprova immediatamente con probabilità

43

p quando il canale diventa idle (può causare instabilità)• CSMA Non-persistente: riprova dopo un intervallo random

MACMAC

CSMA: ritrasmissioniCSMA: ritrasmissioniCSMA: ritrasmissioniCSMA: ritrasmissioni

Nel caso di canale occupato, l'istante successivo di emissione è determinato in base ad una PROCEDURA DI PERSISTENZA:

1-persistente: il terminale ascolta finché il canale è libero e poi trasmette con probabilità 1

0-persistente o non-persistente: il terminale aspetta un tempo casuale prima di ritrasmettere (come se avesse colliso) (es. wireless-LAN)LAN)

p-persistente: il terminale aspetta finché il canale è libero e quindi t tt b bilità b bilità 1 it d l

44

trasmette con probabilità p, oppure con probabilità 1-p ritarda la trasmissione di un tempo casuale

MACMAC

CSMA: ritrasmissioniCSMA: ritrasmissioniCSMA: ritrasmissioniCSMA: ritrasmissioni

1-persistente: la stazione aspetta che il canale torni libero1-persistente: la stazione aspetta che il canale torni libero, quindi trasmette.

45

MACMAC

CSMA: ritrasmissioniCSMA: ritrasmissioniCSMA: ritrasmissioniCSMA: ritrasmissioni0-persistente: la stazione ritarda l’emissione di un intervallo di ptempo calcolato in base ad un algoritmo di subentro (backoff)

46

MACMAC

CSMA: ritrasmissioniCSMA: ritrasmissioniCSMA: ritrasmissioniCSMA: ritrasmissionip-persistente: la stazione attende che il canale torni libero, p p ,quindi effettua l’emissione con probabilità p, altrimenti la trasmissione è ritardata di un intervallo di tempo calcolato in base ad un algoritmo di subentrobase ad un algoritmo di subentro

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MACMAC

CSMA: ritrasmissioniCSMA: ritrasmissioniCSMA: ritrasmissioniCSMA: ritrasmissioni

L'algoritmo di subentro serve a rendere casuale l'accesso alL algoritmo di subentro serve a rendere casuale l accesso al

canale

La procedura 1-persistente tende ad aumentare la portata

media di rete, ma ad alto traffico aumenta il numero di collisioni

La procedura 0-persistente riduce lo svantaggio delle collisioni

ad alto trafficoad alto traffico

La procedura p-persistente consente di regolare la probabilità p

in base al traffico di rete

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MACMAC

CSMA: collisioniCSMA: collisioniCSMA: collisioniCSMA: collisioniA causa dei ritardi di propagazione il protocollo CSMA NON p p g pevita le COLLISIONI

il ritardo di propagazione implica che due nodi non possano sentirsi reciprocamente all’inizio della trasmissione

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MACMAC

CSMA: collisioniCSMA: collisioniCSMA: collisioniCSMA: collisioniSi ha collisione tra due stazioni se esse accedono al canale in istanti che distano tra loro un tempo inferiore a quello di propagazione tra le due stazioni

50

MACMAC

CSMA: collisioniCSMA: collisioniCSMA: collisioniCSMA: collisionicollisione: il tempo speso per p p ptrasmettere l’intera trama è sprecato

B e D continuano a trasmettere le loro trame interamente anche se c’è stata collisionese c è stata collisione

nota: maggiore è il ritardo dinota: maggiore è il ritardo di propagazione maggiore è la probabilità di collisione!

51

MACMAC

Intervallo di vulnerabilita’Intervallo di vulnerabilita’Intervallo di vulnerabilita’Intervallo di vulnerabilita’L’intervallo di vulnerabilità, cioè l'intervallo di tempo in cui una , ptrama emessa può subire collisione, è uguale a 2τ, dove τ è il ritardo di propagazione da estremo a estremo sul bus

52

MACMAC

Intervallo di vulnerabilita’Intervallo di vulnerabilita’Intervallo di vulnerabilita’Intervallo di vulnerabilita’

53

MACMAC

CSMA: prestazioniCSMA: prestazioniCSMA: prestazioniCSMA: prestazioniPer valutare le prestazioni del CSMA si assume loPer valutare le prestazioni del CSMA si assume lo stesso modello dell’Aloha con

T tempo di trasmissione di tramaτ tempo di propagazionee po d p opaga o ea=τ/T

si assume inoltre la modalità non-persistente (l’unica che consente di trattare facilmente il traffico sul canale)

54

MACMAC

CSMA: prestazioniCSMA: prestazioniCSMA: prestazioniCSMA: prestazioni

55

MACMAC

CSMA: prestazioniCSMA: prestazioniCSMA: prestazioniCSMA: prestazioni

56

CMSA CMSA –– CDCDC SC S CC

MACMAC

CSMA / CDCSMA / CDCSMA / CDCSMA / CDIl tempo necessario perché tutte le stazioni coinvolte in una p pcollisione se ne accorgano dipende dal tempo di propagazione (piccolo rispetto al tempo di trasmissione nelle LAN)

Constatazione: Perché continuare a trasmettere trame che hanno colliso?

N t i i d ll lli i tt diNon appena una stazione si accorge della collisione smette di trasmettere la trama!

CSMA-CD: “Ascolta prima di parlare e mentre li”parli”

Collision Detection (rilevazione delle collisioni)Rispetto al protocollo CSMA migliora le prestazioni

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Rispetto al protocollo CSMA, migliora le prestazioni riducendo la durata delle collisioni=> Throughput più elevato

MACMAC

CSMA / CDCSMA / CDCSMA / CDCSMA / CDCSMA-CDCSMA CD

Carrier sensing come nel CSMACarrier sensing, come nel CSMA collisioni rilevate in breve tempole trasmissioni che hanno colliso sono abortite, riducendo lo ,spreco sul canale

Collision detectionfacile nelle LAN cablate: misura le intensità dei segnali, confronta segnali trasmessi e ricevutidifficile nelle wireless-LAN: il ricevitore si disattiva mentre

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difficile nelle wireless-LAN: il ricevitore si disattiva mentre trasmette

MACMAC

CSMA / CDCSMA / CDCSMA / CDCSMA / CDNel caso di collisione:Nel caso di collisione:

La collisione viene riconosciuta (Collision Detection) La collisione viene ”rinforzata” (sequenza di jamming)Viene tentato nuovamente l'accesso dopo un intervallo di tempo casuale ∆TPer ridurre l'aumento di traffico per ritrasmissioni il valore di ∆TPer ridurre l aumento di traffico per ritrasmissioni il valore di ∆T aumenta esponenzialmente all'aumentare del numero di collisioni consecutive

60

MACMAC

CSMA / CDCSMA / CDCSMA / CDCSMA / CD

61

MACMAC

Protocollo CSMA/CD (2)Protocollo CSMA/CD (2)Protocollo CSMA/CD (2)Protocollo CSMA/CD (2)Tra due stazioni avviene una collisione se esse accedono al canale in istanti che distano tra loro un tempo inferiore a quello di propagazione tra le due stazioni

A B C

t

t1

t0

t2 ...

t3 ... ...

t4 ...

62t All’istante t4 C scopre la collisione

MACMAC

CSMA / CDCSMA / CDCSMA / CDCSMA / CDIl tempo totale necessario affinché, nel caso di collisione, tutti i p , ,terminali si accorgano della collisione e interrompano l’emissione è:

Se R è il ritmo binario in linea, una PDU di strato MAC non può pavere lunghezza inferiore a

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MACMAC

Protocollo CSMA/CD (4)Protocollo CSMA/CD (4)Protocollo CSMA/CD (4)Protocollo CSMA/CD (4)Nel caso di canale occupato, l'istante successivo di emissione è p ,determinato in base ad una PROCEDURA DI PERSISTENZA

Esempio di accesso CSMA/CD:

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MACMAC

CSMA / CD: vantaggi vs CSMACSMA / CD: vantaggi vs CSMACSMA / CD: vantaggi vs CSMACSMA / CD: vantaggi vs CSMA

Il vantaggio del CSMA-CD rispetto al CSMA è tanto più elevato quanto più il tempotanto più elevato quanto più il tempo necessario perché le stazioni coinvolte nella collisione se ne accorgano è piccolo rispetto alcollisione se ne accorgano è piccolo rispetto al tempo di trasmissione della trama T

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MACMAC

CSMA / CD: applicabilitàCSMA / CD: applicabilitàCSMA / CD: applicabilitàCSMA / CD: applicabilitàIl CSMA/CD è utilizzabile in sistemi in cui il ritardo di propagazione τ sia piccolo

ascolto del canale prima di trasmettere: se il ritardo di propagazione τ è piccolo allorapropagazione τ è piccolo alloral’informazione raccolta dalla stazione è significativa;è bassa la probabilità che le altre stazioni tentino una trasmissione nell’intervallo [o τ] (le altre stazioni si accorgono della collisionenell’intervallo [o, τ] (le altre stazioni si accorgono della collisione nel caso peggiore dopo un tempo τ);

è minore la banda sprecata a causa di una collisioneè minore la banda sprecata a causa di una collisione

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MACMAC

CSMA / CD: applicabilitàCSMA / CD: applicabilitàCSMA / CD: applicabilitàCSMA / CD: applicabilitàIl CSMA/CD è utilizzabile in sistemi in cui il ritardo di propagazione τ sia breve rispetto alla durata T della trasmissione di una trama

ascolto del canale durante la trasmissione della trama: se il tempo di trasmissione di trama è minore del ritardo ditempo di trasmissione di trama è minore del ritardo di propagazione, la stazione finisce di trasmettere la trama, e quindi di ascoltare il canale, prima di potersi accorgere di eventuali collisionieventuali collisioni

• la stazione può smettere di ascoltare il canale dopo un tempo 2τ e continuare a trasmettere la trama

• la condizione τ<T limita la lunghezza massima del bus!

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• la condizione τ<T limita la lunghezza massima del bus!

MACMAC

CSMA / CD: applicabilita’CSMA / CD: applicabilita’CSMA / CD: applicabilita’CSMA / CD: applicabilita’

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MACMAC

CSMA / CD: prestazioniCSMA / CD: prestazioniCSMA / CD: prestazioniCSMA / CD: prestazioniPer le prestazioni si assume sempre lo stessoPer le prestazioni si assume sempre lo stesso modello

T tempo di trasmissione di tramaτ tempo di propagazioneτ te po d p opaga o ea=τ/Tδ tempo per accorgersi della collisione e interrompere

si assume sempre la modalità non-persistentep p

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MACMAC

CSMA / CD: prestazioniCSMA / CD: prestazioniCSMA / CD: prestazioniCSMA / CD: prestazioni

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MACMAC

CSMA / CD: prestazioniCSMA / CD: prestazioniCSMA / CD: prestazioniCSMA / CD: prestazioni

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