Random Access Zugriffsverfahren lokaler Netze

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ALE Deutschland GmbH

Carrier Sense Multiple Access CSMA

Sendewillige Stationen hören zunächst das Übertragungsmedium ab (Carrier Sensing). Die Station hat dann Zugang zum Kanal, wenn das Medium frei ist. Ist das Medium nicht frei, so verzögert die Station den Sendeversuch nach einer gewissen Strategie, die wir gleich besprechen. Ist das Medium frei, so sendet sie.

Konflikte entstehen bei diesem Verfahren genau dann, wenn mehrere Stationen quasi simultan das Medium abhören und für frei befinden. Konflikte müssen nach einem der bereits beschriebenen Bereinigungsschemata aufgelöst werden. Für die Strategie im Falle des belegten Mediums gibt es drei Alternativen:

• non-persistent CSMA: Der Übertragungswunsch wird zurückgestellt und nach einer zufällig gewählten Verzögerungszeit wiederholt. Das Verhalten der Station gleicht dem im Konfliktfall.
• 1-persistent CSMA: Die Station wartet auf das Ende der aktuellen Sendung und sendet dann sofort. Ein Konflikt entsteht mit Sicherheit, wenn mehrere Stationen auf das Ende ein- und derselben Übertragung warten.
• p-persistent CSMA: Die Station verhält sich nur mit Wahrscheinlichkeit p, 0 < p < 1, 1-persistent, mit Wahrscheinlichkeit 1-p wartet sie eine gewisse kurze Zeit und hört dann nochmals den Kanal ab. Ist er dann belegt, verhält sie sich wie im Konfliktfall, ist er frei, iteriert sie das Verfahren.

Das p-persistent CSMA ist hier die beste Alternative, da über Steuerung von p das ganze Netz im Sinne einer optimierten Stabilität günstig beeinflusst werden kann als z.B. mit BEB (Binary Exponential Backoff), einem weiteren Verfahren zur Kollissionsvermeidung. Leider findet es in der Praxis keine Anwendung.

Empfangsbestätigungen

Ein Problem, das bisher elegant umgangen wurde, betrifft die Empfangsbestätigungen, d.h. mittelbar die Konflikterkennung. Wie bereits erwähnt kann ein Konflikt durch das Ausbleiben von Quittungen erkannt werden. Damit dies immer funktioniert, müsste es aber einen sicheren und konfliktfrei arbeitenden Rückkanal geben. Hätten wir aber einen solchen zweiten Kanal neben dem Hauptkanal, könnten wir auf diesem auch schön eine konfliktvermeidende Synchronisation durchführen. Die Existenz eines solchen Rückkanals kann also verneint werden.

Auf einem Random Access gesteuerten Medium kann man zunächst die Kollisionswahrscheinlichkeit für ein ACK nur dadurch verkleinern, dass man es klein hält, was jedoch z.B. bei 1-persistent CSMA nichts nutzt, wie man sich leicht überlegen kann. Die Art der Konflikterkennung durch ausbleibende Quittungen ist also nicht sicher. Es ergibt sich damit sogar ein weiteres Problem dadurch, dass die Gesamt-Kanalausnutzung durch dieses Verfahren natürlich verschlechtert wird. Denn so würden die relativ langen Pakete, auch wenn diese schon längst kollidiert sind, immer noch weiter gesendet werden, weil ja zu diesem Zeitpunkt keiner die Kollision bemerken würde.

weiter mit: CSMA with Collision Detection, CSMA/CD

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