Ethernet / IEEE 802.3 - (CSMA/CD)
 

La tecnica de control de acceso al medio m�s ampliamente usada en las topolog�as en bus y en estrella es la de acceso m�ltiple sensible a la portadora con detecci�n de colisiones (CSMA/CD, Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection). La versi�n original en banda base de est� tecnica fue desarrollada por Xerox para redes LAN Ethernet, este desarrollo fue la base para la posterior especificaci�n del est�ndar IEEE 802.3

Control de acceso al medio (MAC) en IEEE 802.3

La tecnica CSMA/CD puede ser denominada de acceso aleatorio o de contenci�n. Se denomina de acceso aleatorio en el sentido de que no existe un tiempo preestablecido o predecible para que las estaciones transmitan; la transmisi�n se realiza aleatoriamente. Y, es de contenci�n dado que las estaciones compiten para conseguir el acceso al medio.

Con CSMA (Una tecnica de control de acceso al medio previa a CSMA/CD), una estaci�n que desee transmitir, primero escuchara el medio para determinar si existe alguna otra transmisi�n en curso (sensible a la portadora). Si el medio se esta usando, la estaci�n debera esperar. En cambio, si este se encuentra libre la estaci�n podra transmitir. Puede suceder que dos o m�s estaciones intente transmitir aproximadamente al mismo tiempo, en cuyo caso se producira una colici�n. Los datos de ambas transmisiones se interferiran y no se recibiran con exito. Para solucionar esto, las estaciones aguardan una cantidad de tiempo razonable despues de transmitir en espera de una confirmaci�n, teniendo en cuenta el retardo de propagaci�n maximo del trayecto de ida y vuelta y el hecho de que la estaci�n que confirma debe competir tambien por conseguir el medio para responder. Si no llega la confirmaci�n, la estaci�n supone que se ha producido una colisi�n y retransmite.

Este mecanismo es claramente ineficiente. Cuando colisionan dos o mas tramas, el medio estar� inutilizado mientras dure la transmisi�n de cada trama. La capacidad desaprovechada, en comparaci�n con el tiempo de propagaci�n puede ser considerable para tramas largas. Este desaprovechamiento puede reducirse si una estaci�n contin�a escuchando el medio mientras dura la transmisi�n, lo que conduce a las siguientes reglas para la tecnica CSMA/CD:

  1. La estaci�n transmite si el medio esta libre, si no se aplica la regla 2.
  2. Si el medio se encuentra ocupado, la estaci�n contin�a escuchando hasta que encuentra libre el canal, en cuyo caso transmite inmediatamente.
  3. Si se detecta una colisi�n durante la transmisi�n, las estaciones transmiten una se�al corta de alerta para asegurarse de que todas las estaciones constatan la colisi�n y cesan de transmitir.
  4. Despu�s de transmitir la se�al de alerta se espera un intervalo de duraci�n aleatoria, tras el cual se intenta transmitir de nuevo (volviendo a la regla 1).

Una condici�n importante aplicada a la mayor parte de los sitemas CSMA/CD, incluyendo a las normalizaciones IEEE, consisten en que la trama debe ser lo suficientemente larga como para permitir la detecci�n de la colisi�n antes de que finalice la transmisi�n. Si se usan tramas m�s cortas, no se produce la detecci�n de la colisi�n, presentando la tecnica CSMA/CD las mismas prestaciones que el protocolo CSMA menos eficiente.

Para mantener la estabilidad del sistema, la cantidad de retardo en el paso 4 se obtiene mediante la t�cnica denominada espera exponencial binaria. En esta t�cnica la estacion intentar� transmitir por cada vez que colisione, si bien, tras cada colisi�n el valor medio del tiempo de espera se hace doble. Tras 16 intentos infructuosos, la estaci�n cejar� en su intento e informara sobre el error acontecido. De esta manera, cuando se incremente la congesti�n del sistema, las estaciones tendran que esperar m�s, para as� reducir la probabilidad de colisi�n.