Protocolos de Acceso Múltiple
Los protocolos de acceso múltiple coordinan cómo varios nodos comparten un único canal de comunicación de difusión para que sus transmisiones se entreguen de manera eficiente y justa sin destruirse permanentemente entre sí en colisiones.
Definition
Un protocolo de acceso múltiple es un mecanismo de control de acceso al medio que determina cómo los nodos que comparten un único canal de difusión deciden cuándo transmitir, para usar el canal de manera eficiente mientras resuelven o evitan colisiones entre transmisiones simultáneas.
Scope
Este tema cubre las tres familias de protocolos de control de acceso al medio: protocolos de partición de canal (multiplexación por división de tiempo, frecuencia y código) que dividen estáticamente el canal; protocolos de acceso aleatorio (ALOHA, ALOHA ranurado, CSMA, CSMA/CD, CSMA/CA) que permiten a los nodos competir y recuperarse de colisiones; y protocolos de turno (sondeo y paso de testigo) que otorgan acceso por turno. Analiza su eficiencia, equidad y comportamiento bajo carga. Excluye la conmutación y el reenvío de capa superior que operan por encima del acceso al enlace.
Core questions
- ¿Qué problema resuelven los protocolos de acceso múltiple en un canal de difusión compartido?
- ¿En qué se diferencian los enfoques de partición de canal, acceso aleatorio y turno?
- ¿Cómo detectan o evitan y se recuperan de las colisiones las variantes de ALOHA y CSMA?
- ¿Qué determina la eficiencia máxima de un protocolo de acceso aleatorio?
- ¿Cómo equilibran estos protocolos la eficiencia con la equidad y la simplicidad?
Key concepts
- canal de difusión
- colisiones
- partición de canal (TDMA, FDMA, CDMA)
- ALOHA y ALOHA ranurado
- acceso múltiple con detección de portadora (CSMA)
- CSMA/CD y CSMA/CA
- retroceso exponencial binario
- sondeo y paso de testigo
- eficiencia del canal
Key theories
- Acceso aleatorio y recuperación de colisiones
- Los protocolos de acceso aleatorio permiten que los nodos transmitan sin coordinación y se recuperen de las colisiones resultantes; ALOHA y ALOHA ranurado limitan la eficiencia, mientras que la detección de portadora (CSMA) y la detección o evitación de colisiones reducen el tiempo desperdiciado en canales ocupados.
- Partición de canal
- El acceso múltiple por división de tiempo, frecuencia y código divide un canal compartido en porciones no superpuestas asignadas a los nodos, lo que proporciona un acceso predecible y sin colisiones que es eficiente bajo una carga pesada y constante, pero derrochador cuando solo unos pocos nodos están activos.
- Protocolos de turno
- Los esquemas de sondeo y paso de testigo coordinan el acceso otorgando el canal a un nodo a la vez, evitando colisiones y limitando el retardo, a costa de la sobrecarga del sondeo o la vulnerabilidad a un testigo perdido o un coordinador fallido.
Clinical relevance
Los protocolos de acceso múltiple rigen cómo funcionan los medios compartidos en la práctica: CSMA/CD dio forma al Ethernet clásico, CSMA/CA es la base de cada red Wi-Fi, y los esquemas de partición de canal como TDMA y CDMA son fundamentales para los sistemas celulares. Sus propiedades de eficiencia y equidad determinan el rendimiento y la latencia en cualquier medio donde los dispositivos compiten por un canal compartido.
History
El sistema ALOHA, construido por Norman Abramson en la Universidad de Hawái alrededor de 1970, introdujo el acceso aleatorio a través de un canal de radio compartido e inspiró el análisis de ALOHA ranurado. Metcalfe y Boggs adaptaron la detección de portadora y la detección de colisiones a Ethernet en 1976. Los esquemas de paso de testigo y sondeo se desarrollaron en paralelo, y los sistemas inalámbricos modernos combinan la partición y el acceso basado en contención.
Key figures
- Norman Abramson
- Robert Metcalfe
- Leonard Kleinrock
Related topics
Seminal works
- abramson1970
- metcalfe1976
- kurose2021
Frequently asked questions
- ¿Por qué los canales compartidos necesitan un protocolo de acceso múltiple?
- En un canal de difusión, si dos nodos transmiten al mismo tiempo, sus señales interfieren y ambos fotogramas suelen perderse (una colisión). Un protocolo de acceso múltiple decide quién puede transmitir y cuándo, para que el canal se utilice de forma productiva en lugar de desperdiciarse en colisiones repetidas o dejarse inactivo.
- ¿Cuál es la diferencia entre CSMA/CD y CSMA/CA?
- Ambos detectan el canal antes de transmitir. CSMA/CD, utilizado en Ethernet cableado, también detecta colisiones mientras transmite y aborta inmediatamente. CSMA/CA, utilizado en Wi-Fi, en cambio, intenta evitar colisiones de antemano utilizando retroceso y acuses de recibo, porque un nodo inalámbrico generalmente no puede detectar de forma fiable una colisión mientras envía.