s4-3 CSMA

载波侦听多路访问协议


CSMA：Carrier Sense Multiple Access
特点：“先听后发”
改进ALOHA协议的侦听/发送策略


分类
非持续式
持续式
•1-持续CSMA
•P-持续CSMA

非持续式
 特点：
①经侦听，如果介质空闲，开始发送。
②如果介质忙，则等待一个随机分布的时间，然后重复步骤①。
 等待一个随机时间可以减少再次碰撞冲突的可能性。但缺点是
等待时间内介质上没有数据传送，这段时间是浪费的。

持续式(指1-持续式)
 特点：
①经侦听，如介质空闲，则发送。
②如介质忙，持续侦听，一旦空闲立即发送。
③如果发生冲突，等待一个随机分布的时间再重复步骤①。
 持续式的延迟时间要少于非持续式。
 主要问题是：如果两个以上的站等待发送，一旦介质空闲就一定会发生冲突。

p-持续式
 特点：
①经侦听，如介质空闲，那么以p的概率发送，以(1–p)的概率延迟一个时间单元发送。
②如介质忙，持续侦听，一旦空闲重复①。
③如果发送已推迟一个时间单元，再重复步骤①。
 可见，1-持续式是p-持续式的特例。

CSMA工作方式如侦听到介质上无报文则可发送，发送后会发生冲突吗？
 原因：（1）同时再传送；（2）传播延迟时间
 信号在介质上的传播速度只有在自由空间的65%左右，一般近似为：200m/μs
 由于传播延迟时间的存在，某个站发出报文后仍会遇到冲突

传播延迟对载波侦听的影响

冲突窗口

发生冲突时间的上限，即发送
站发出帧后能检测到碰撞的最
长时间，数值上等于最远两站
传播时间的两倍，即2τ

帧在媒体上往返传输时间=1
帧在媒体上单向传播时延=0.5

冲突窗口时间的计算

CSMA/CD （1-持续）
 CSMA with Collision Detection
 “先听后发、边发边听”
 特点：
①经侦听，如介质空闲，则发送。
②如介质忙，持续侦听，一旦空闲立即发送。
③如果发生冲突，等待一个随机分布的时间再重复步骤①。

所有工作站在发送的同时也接收自己的信号，监测发送的情况，一旦收到的信号与发出的不一致，就说明发生了冲突。
 发送站感知冲突后立即停止帧的发送，并且发一个简短的堵塞信号(称强化冲突信号，Jamming signal)，通知网上各站已经发生冲突，本站及网上所有站都等待一段随机分布的时间，然后再按CSMA/CD方式重发该帧。

CSMA/CD的原理图示

冲突检测和处理
 冲突检测方法
比较发送信号（AB）与回复信号（AB）的能量或脉冲宽度变化
最大冲突检测时间（冲突窗口）：两个最远距离站点间的传输时间为，则网络的最大冲突检测时间为2。

冲突检测和处理
 冲突检测的要求
要求1：时隙宽度 = 最大冲突检测时间
保证在一个时隙内能够检测到最远距离的冲突
要求2：发送有效帧的时间 大于等于  最大冲突检测时间
防止因在发生冲突时已完成短帧发送而造成的异常情况
 冲突后，发送帧重传的策略

冲突检测时间与时隙的关系

CSMA的基本原理：先听后发
 CSMA/CD的基本原理：先听后发，边发边听
• 半双工以太网中使用
 冲突窗口
• 冲突危险期
• 数值上等同于：信号在最远两个工作站的传
输延迟的2倍