Phơng pháp đa truy nhập cảm ứng sóng mang (CSMA-Carrier Sense Multiple Access) đợc sử dụng rộng rãi cho cả LAN nối dây và không dây. Các đặc tính cơ bản của giao thức CSMA là mỗi đầu cuối trên mạng giám sát trạng thái của kênh trớc khi phát thông tin trên kênh. nếu kênh rỗi (không sóng mang nào đợc phát hiện), trạm phát một gói. Trong các giao thức CSMA, độ trễ phát hiện và độ trễ truyền lan (α) là hai thông số quan trọng. Độ trễ phát hiện là một hàm của phần cứng máy thu, và là thời gian cần thiết để một đầu cuối nhận biết kênh rỗi hay không. Độ trễ truyền lan là một đại lợng quan hệ thể hiện một gói đợc truyền nhanh nh thế nào từ một trạm gốc tới một đầu cuối di động. Với một thời gian phát hiện nhỏ, một đầu cuối phát hiện một kênh rỗi rất nhanh, và độ trễ truyền lan nhỏ nghĩa là một gói đợc phát qua kênh trong một khoảng thời gian nhỏ sop với khoảng thời gian của gói.
Độ trễ truyền lan quan trọng do chỉ sau khi ngời sử dụng bắt đầu gửi một gói, một ngời sử dụng khác có thể sẵn sàng gửi và có thể nhận biết kênh tại cùng thời điểm. Nếu gói đang phát không tới đợc ngời sử dụng mà ngời này đã sẵn sàng để gửi, ngời sử dụng sau sẽ nhận biết một kênh rỗi và cũng sẽ gửi gói của họ, kết quả lẩy ra xung đột giữa hai gói. Độ trễ truyền lan ảnh h ởng đến hiệu xuất của giao thức CSMA. Nếu tp là thời gian truyền lan tính theo giây, Rb là tốc độ bit của kênh , và là số bit kỳ vọng trong một gói dữ liệu, thì độ trễ truyền lan (trong các đơn vị truyền dẫn gói) có thể đợc thể hiện nh sau:
Dp=tpRp/m Có hai giao thức CSMA đợc mô tả dới dây.
1) Phơng pháp đa truy nhập cảm ứng sóng mang có phát hiện xung đột CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)
Cách thức truy nhập CSMA/CD đợc dùng rộng rãi đối với các LAN nối dây. Trong các mạng mạng LAN không dây, CSMA cũng cho phép một trạm node tạm dừng khi có một node khác đang sử dụng môi truyền sóng radio hay hồng ngoại. Tuy nhiên, với sóng radio và hồng ngoại thì không thể truyền và nhận một cách đồng thời và do đó sự phát hiện đụng độ ở dạng cơ bản là không thể dùng đợc ở đây. tuy vậy, một chức năng phát hiện đụng độ khác đã đợc đa ra để dùng với LAN không dây đợc gọi là sự phát hiện đụng độ.
Trong phơng pháp này, khi một trạm đã có một frame để truyền, trớc hết nó phát ra một tuần tự nhị phân giả ngẫu nhiên ngắn đợc gọi là comb và đợc gắn vào phía trớc của mẫu ở đầu frame. Sau đó trạm này tiến hành hoạt động cảm ứng sóng mang theo lối thông thờng và giả sử môi trờng hoàn toàn “tĩnh lặng”, nó truyền tuần tự comb này. Đối với bit nhị phân 1 trong tuần tự, trạm truyền một tín hiệu trong một khoảng thời gian ngắn nhng đối với một bit nhị phân 0 thì trạm lại chuyển sang chế độ thu.
Nguyễn quang huy – lớp 0712E3b khoa công nghệ điện tử thông tin 54
A B C 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 A hoàn tất tranh chấp và tiếp tục truyền frame B cảm nhận một tín hiệu (từ A và C) và ngưng truyền 1 1 0 0 0 C cảm nhận tín hiệu (từ A và B) và ngưng truyền 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 frame B và C phát tuần tự ngẫu nhiên mới và khởi động lại quá trình tranh chấp
Tuần tự ngẫu nhiên
Nếu một trạm phát hiện hoạt động truyền tín hiệu trong khoảng thời gian nó đang ở chế độ thu, thì nó ngừng tranh chấp kênh và đợi cho đến khi trạm đang truyền khác đã truyền xong. Nguyên lý hoạt động đợc trình bày trên hình 4.5
Trong ví dụ này, ba trạm A,B và C đang tranh chấp kênh và mã giả ngẫu nhiên đợc phát đi bởi mỗi trạm nh hình 4.5 Vì tất cả bit đầu tiên trong tuần tự này là 1 nên tất cả các trạm không có trạm nào ở trạng thái lắng nghe và do đó hoạt động truyền không đợc phát hiện. Trong khoảng thời gian comb thứ hai, các trạm A và C vẫn đang truyền nhng B ở trong chế độ thu và do đó sẽ phát hiện một tín hiệu và ngừng tranh chấp kênh tại thời điểm này. Trong khoảng thời gian thứ ba, vì B lúc này đang ở trong trạng thái không hoạt động và cả trạm A và C dều ở trong chế độ thu, A và C sẽ không phát hiện mọt tín hiệu nào. trong khoảng thời gian thứ t trạm A đang truyền và trạm C ở chế độ thu nên C sẽ phát hiện một tín hiệu và ngừng tranh chấp. Sau đó A đợc phép truy nhập, sau khi hoàn thành xử lý tranh chấp một cáchớng thành công, tiến hành truyền frame đang đợi của nó.
Hiệu quả cua phơng pháp này đợc xác định bởi số bit tuần tự giả ngẫu nhiên đó là comb vì nếu hai trạm có cùng tuần tự thì sẽ xảy ra đụng độ. Trong thực tế số lợng đụng độ xảy ra là tơng đối ít, do đó chiều dài của comb có thể tơng đối ngắn. vì vậy, cũng có giới hạn tối đa về tốc độ các máy thu hay hồng ngoại chuyển đổi giữa các chế độ phát và thu thờng là 1às nên một comb có chiều dài ngắn hơn giảm đợc khoảng thời gian tranh chấp.
2) Phơng pháp truy nhập cảm ứng sóng mang có tránh xung đột CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)
Nguyên lý hoạt động của phơng pháp này đợc trình bày trên hình 4.6
Theo phơng pháp truy nhập này, thay vì hoạt động truyền ngay một frame khi môi trờng trở nên “yên tĩnh”, trớc hết trạm phải đợi thêm một khoảng thời gian ngắn ngẫu nhiên, và chỉ khi môi trờng vẫn còn yên tĩnh sau khoảng thời gian này nó mới bắt đầu truyền bằng cách này, nếu các trạm khác cùng đang đợi thì trạm có khoảng thời gian ngắn nhất sẽ đoạt đợc quyền truy nhập trớc
Nguyễn quang huy – lớp 0712E3b khoa công nghệ điện tử thông tin 55
C xem lại môi trường nhưng thấy B đang chiếm nên nhường cho B
B xem lại môi trường vì thấy im lăng nên bắt đầu truyền
A hoàn tất truyền frame
A
B và C cùng cảm nhận môi trường và thấy rảnh nên cả hai đều phát sinh định thời ngẫu nhiên
B
C
Thời gian
tiên và các trạm khác còn lại sẽ dừng. Hiệu quả của phơng pháp này phụ thuộc vào số bit trong tuần tự ngẫu nhiên hay lợng thời gian tránh đụng độ lớn nhất.
Một vấn đề đặt ra là khi dùng sóng radio hay hồng ngoại không có gì chắc chắn rằng máy đang đợc hớng tới là đang liên lạc radio với nguồn. Do đó mặc dù phơng pháp CSMA/CD hay CSMA/CA đảm bảo một trạm đạt đợc truy nhập vào môi trờng, nhng máy đích của frame có thể chẳng bao giờ nhận đợc nó. Do đó, một thủ tục bắt tay qua lại trên phơng pháp MAC cơ bản đợc kết hợp vào trong giao thức MAC này. Thủ tục bắt tay này thực hiện theo bốn bớc.
Bất cứ khi nào một đơn vị di động cần gửi một frame, trớc hết nó truyền một thông điệp điều khiển ngắt RTS (request-to-send) đến PAU (Portable Access Unit) hoặc đến đơn vị di động khác. Thông điệp điều khiển RTS chứa địa chỉ MAC của cả nguồn và đích và máy đích khi tiếp nhận thông điệp này nếu chấp nhận yêu cầu và tiếp nhận frame, sẽ chuyển thông điệp phúc đáp CTS cũng chứa thông điệp yêu cầu, nhng theo thứ tự ngợc lại. Mặt khác, nếu đích không sẵn sàng nhận một frame, nó sẽ gửi phúc đáp RxBUSY. Nếu phúc đáp là tích cực thì đơn vị di động yêu cầu sẽ truyền frame sóng và nếu frame này đợc nhận tốt thì đích sẽ gửi một thông điệp báo nhận tốt (ACK). Tuy nhiên, nếu frame này bị hỏng thì máy thu sẽ gửi một thông điệp báo từ chối (NAK) để máy nguồn cố gắng truyền lạithủ tục này sẽ lặp lại theo một số lần xác định.