Protocolo CSMA

CSMA.- por sus siglas ACCESO MÚLTIPLE CON ESCUCHA DE PORTADORA Y DETECCIÓN DE COLISIONES, es un protocolo de acceso al medio compartido. Su uso está especialmente extendido en redes Ethernet donde es empleado para mejorar sus prestaciones. En CSMA/CD, los dispositivos de red escuchan el medio antes de transmitir, es decir, es necesario determinar si el canal y sus recursos se encuentran disponibles para realizar una transmisión. Además, mejora el rendimiento de CSMA finalizando el envío cuando se ha detectado una colisión.

Trama del CSMA

1. El preámbulo , formado por 7 octetos, es el encargado de que el receptor pueda sincronizarse con el emisor, de forma que pueda localizarse el principio de la trama.
2. Delimitador de inicio: es un byte empleado para indicar al receptor el inicio de la trama.
3. Dirección de destino: contiene la dirección física (MAC) del equipo destinatario de la trama.
4. Dirección de origen: contiene la dirección MAC de la estación emisora de la trama y tiene un formato similar al de la dirección de destino.
5. Longitud: indica la longitud del campo de datos que se encuentra a continuación. Es necesaria para determinar la longitud del campo de datos en los casos que se utiliza un campo de relleno.
6. Información: contiene los datos transmitidos. Es de longitud variable, por lo que puede tener cualquier longitud entre 0 y 1500 bytes.
7. Relleno: es usado para que la trama alcance la longitud mínima requerida. Una trama debe contener un mínimo un número de bytes para que las estaciones puedan detectar las colisiones con precisión.
8. Chequeo: contiene un código de redundancia cíclica de 32 bits. Es utilizada como mecanismo de control de errores en la transmisión.

Algoritmo General de la CSMA

Caso sin Colisión 

1. se ensambla la trama
2. se transmite el primer bit de la trama al canal
3. si no hay colisión se termina la transmisión ya que no hay error (la colisión es cuando en un canal bidireccional, chocan datos y se pierde información)
4. se transmiten todos los bits de la trama
5. fin de la operación

Caso de Colisión

1. se ensambla la trama
2. se transmite el primer bit de la trama al canal
3. hay colisión, por lo que se envía un mensaje de jam de 32 bits al resto de estaciones para notificar dicho evento
4. el contador se incrementa conforme crecen el número de intentos de transmisión
5. si se llega al número máximo, falla completamente la operación, en cambio mientras no se llegue al número máximo se vuelve a intentar el envío del mensaje
6. si se logra enviar eset de la trama, se siguen enviando todos los bits hasta que se transmite la trama completa
7. fin de la operación

Ventajas

• La detección de colisiones en redes LAN cableadas es fácil.
• El tiempo medio necesario para dectectar una colisión es relativamente bajo.
• Puede ser empleado en sistemas de control de procesos contínuos si la carga de tráfico de la red es baja (inferior al 20%)
• Ofrece un rendimiento mayor en especial cuando existen pocas colisiones.

Desventajas

• Una de las desventajas más importantes radica en que no es posible garantizar un tiempo máximo finito para el acceso de las tramas al canal de comunicación.
• Problemática en redes inalámbricas.
• Normalmente las Redes CSMA/CD son de tipo half-duplex,lo que significa que mientras una estación envía información, no puede recibir al mismo tiempo, por lo que si un dispositivo está transmitiendo,es incapaz de escuchar el tráfico existente.
• No adecuado para aplicaciones en tiempo real.

Problema del Nodo Oculto

• Problema del nodo oculto: una estación puede creer que el canal (medio) está libre cuando en realidad está ocupado por otra estación a la que no oye .En la siguiente imagen se muestra como A y C transmiten hacia B ya que ambos detectaron que el canal estaba libre.Sin embargo B escucha a ambos nodos, dando lugar a una colisión.

Problema del Nodo Expuesto

• Problema del nodo expuesto: una estación puede creer que el canal está ocupado cuando en realidad lo está ocupando otra estación que no interferiría en su transmisión a otro destino.En la figura se muestra como C está comunicándose con B.Como D detecta que el canal está ocupado, no puede transmitir hacia E, cuando lo idóneo sería que sí pudiese.

Parámetros Según la Norma 802.3

Velocidad de transmisión         10Mbps

Slot time                                   51.2 microseg (512 bits)

Límite de intentos                   16

Longitud de jam                          32 bits

Longitud máxima de la trama 1518 bytes

Longitud mínima de la trama 64 bytes

Intervalo entre tramas                 9.6 microseg

Aplicaciones