Multiple access protocols

De Departamento de Informatica
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Contenido

Objetivo

La idea de las redes de acceso múltiple[1] se basa en lograr la transmisión entre más de 2 host diferentes, distinto al enlace punto a punto. Por ende, las funciones que se deben establecer deben ser las siguientes:

  • Encapsular los paquetes en tramas
  • Compartición del medio si es de acceso múltiple
  • Direccionamiento
  • Transmisión fiable: detección y corrección de errores, retransmisiones
  • Control de flujo

El problema

Un canal: Colisión

Uno de los problemas que se presentan a la hora de establecer un sistema de acceso múltiple es el cómo repartir entre varios usuarios el uso de un único canal de transmisión, y así generar la simultaneidad del envío de paquetes entre hosts. Sin un método de organización, aparecerían interferencias que podrían bien resultar molestas, o bien directamente impedir la comunicación, generando lo que se denomina Colisiones[2] en la transmisión.

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Además de esto se suma a que el protocolo sería muy poco eficiente, debiendo comportarse de forma arbitraria para determinar qué nodo puede transmitir, sin saber cual es el estado de los nodos y con poca información respecto al canal de transmisión

Condiciones Ideales

Por otro lado, lo ideal sería que todos estuviesen conectados con todos, con distintos canales de transmisión, asegurando así, físicamente la simultaneidad entre los nodos

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Tendríamos un sistema muy óptimo: de forma distribuida sin coordinación ni autoridad central, sin estado global, asíncrono, simple, Eficiente y equitativo: Tendríamos bajo retardo de acceso (retardo medio acotado)

Pero si escalamos esto a las cantidades estratosféricas de terminales que existen en el mundo, literalmente deberíamos cubrir al planeta por varias capas de cables de redes, y esto, que es tan ideal, se torna útil sólo para un grupo acotado y reducido de terminales, con una banda ancha muy limitada.

Tipos de Acceso

Acceso Estático

Una red creada con acceso por Reparto o Estático se basa en la transmisión de paquetes basados por división de tiempo, de frecuencia o bien por división de código, pero presenta algunas desventajas

  • Cuando existe un número pequeño de usuarios y cada uno tiene suficientes datos para mantener ocupado el canal, como en las condiciones recién mencionadas, es posible
  • El ancho de banda no se aprovecha en gran medida cuando algunos usuarios no transmiten o bien cuando transmiten por ráfagas

Acceso Dinámico

Al contrario de lo que ocurre con el acceso estático, se aprovecha mucho mejor el ancho de banda de la red ya que se comporta de la siguiente forma:

  • Es transmisión libre
  • El acceso es completamente al azar
  • El problema de las colisiones es resuelto por este modo
  • El acceso se controla en base a turnos, como en los juegos de tablero
  • Puede ser centralizado o distribuido

Dentro de éste grupo se encuentran los más conocidos protocolos de acceso múltiple, de los cuales se mencionarán algunos en este artículo a continuación

Protocolos de Acceso Múltiple

ALOHA

Directamente desde Hawaii, es un protocolo que fue creado en la década de 1970. La gran gracia de este protocolo es que al crear ALOHA se creaban las bases para la conocida Ethernet[3]. Similar a ARPANET[4], la red ALOHA se construyó para permitir a personas de diferentes lugares acceder a los principales sistemas informáticos.

La diferencias entre ALOHA y ARPANET se marcaban en distintos puntos, pero se pueden mencionar:

  • ARPANET usaba líneas telefónicas arrendadas, mientras que nuestro protocolo en cuestión usaba packet radio.
  • En ARPANET se usaban ondas de radio diferentes para cada canal, y en ALOHA todos usaban la misma frecuencia
  • ARPANET era estática, y ALOHA es dinámica

Con el desarrollo de ALOHA se determinó que se necesitaba el desarrollo de nuevos equipos de transmisión, con lo que se dio la base para que se crearan lo que hoy en día conocemos como redes Ethernet y WIFI[5]

Lo bueno de ALOHA era su simplicidad:

  • Si llega una trama nueva, se transmite
  • Si ocurre colisión, se retransmite tras un plazo de espera aleatorio

ALOHA puro

En ALOHA puro, las tramas son trasmitidas en tiempos completamente arbitrarios, no se verifica si el canal está ocupado. Tiene aproximadamente un 18,4% de rendimiento máximo del ancho de banda, lo que implica que el 81,6% restante se está desperdiciando básicamente debido a estaciones tratando de emitir al mismo tiempo.

ALOHA ranurado

Se trata de un protocolo que evoluciona desde el ALOHA puro. En ALOHA ranurado (del inglés "slotted") el tiempo es discreto, cada ventana de tiempo corresponde al tiempo de una trama. Las estaciones únicamente inician la transmisión al principio de la ventana de tiempo, con lo que se logra que el tiempo vulnerable se reduzca a la mitad.

CSMA

Carrier sense multiple access[6] (Acceso Múltiple por Detección de Portadora) es un sistema para evitar las colisiones de envío de paquetes. Esto se logra escuchando la linea de transmisión para detectar si está siendo usada; el tiempo de espera depende del tamaño del paquete enviado y existe un límite de tamaño para éste. A pesar de que viaja a casi un 80% de la velocidad de la luz, la señal no llega a todos los puntos al mismo tiempo, por lo que todas formas puede existir una colisión al comenzar a enviar dos paquetes de forma simultanea desde distintas partes.

3.jpg [7]

Paso de Testigo

Token Passing [8]. Se denomina así a la transmisión de datos alrededor del anillo. Un testigo es una serie de bits con información de control, que permite a un dispositivo de red transmitir datos. Cada red posee un testigo único que circula de equipo en equipo del anillo. [9]

Transmision anillo.gif

El equipo emisor del paquete retira el testigo del anillo y envía los datos que le fueron solicitados por el mismo; cuando el paquete llega al equipo receptor, éste último manda un mensaje al emisor para comprobar que los datos fueron recibidos. Luego de esto, el equipo emisor envía un nuevo testigo al anillo. De esta forma se pueden gestionar anillos con mucho tráfico, pero solo puede estar enviando información un único equipo a la vez.

Referencias

  1. http://webee.technion.ac.il/people/rom/PDF/MAP.pdf
  2. http://www.slideshare.net/Betty77ma/colisiones-dominios-de-colisin-y-segmentacin
  3. http://www.howstuffworks.com/ethernet.htm
  4. http://www.dei.isep.ipp.pt/~acc/docs/arpa.html
  5. http://www.aulaclic.es/articulos/wifi.html
  6. http://es.wikipedia.org/wiki/Carrier_sense_multiple_access
  7. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Csma_cd.jpg?uselang=es
  8. http://www.monografias.com/trabajos30/conceptos-redes/conceptos-redes.shtml
  9. http://fmc.axarnet.es/redes/tema_03.htm
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