Capa de Enlace de Datos Subcapa de aceso al medio

La Subcapa de Acceso al Medio Contiene protocolos para gestionar el acceso a redes de medio compartido. A menudo se identifica por la sigla, en ingles, MAC (Medium Access Control ). Esta subcapa es de especial importancia en redes de area local, en algunos tipos de redes satelitales y en redes de radiodifusión.

Medio Compartido Recibido No es para mí

Reparto del Canal Reparto estático:  Si el número de usuarios es pequeño y fijo se puede usar TDM o FDM Reparto dinámico (supuestos):  Probabilidad (paquete en  t) =  t  Canal único.  Colisión.  Tiempo continuo o discreto.  Con o sin sin detección de portadora.

Protocolos de la Subcapa de Acceso al Medio (MAC) ALOHA CSMA (Carrier Sense Multiple Access) CSMA/CD (CSMA with Collision Detect) WDMA (Wavelength Division MA) MACA (MA with Collision Avoidance) Radio celular (GSM, CDPD y CDMA) IEEE 802.X FDDI (Fiber Distributed Data Interfase)

ALOHA Desarrolla a pricipios de los 70’s en la Universidad de Hawaii. Existen dos versiones de tiempo continuo y de tiempo discreto. Cada estación transmite cuando lo necesita. Si se detecta una colisión cada transmisor espera un tiempo aleatorio antes de retransmitir. La eficiencia máxima de ALOHA continuo es 18.4%, la de ALOHA discreto es 36.8%.

Colisión Retransmitir Colisión

CSMA Similar a ALOHA pero las estaciones escuchan el canal para detectar si esta libre antes de iniciar la transmisión. En CSMA peristente-p una estación transmite inmediatamente con probabilidad p al encontrar el canal libre 0<p<=1. En CSMA no persistente las estaciones solo monitorean el canal a intervalos discretos.

Comparación de ALOHA y CSMA

CSMA/CD Mejora al CSMA interrumpiendo las transmisiones tan pronto como se detecta una colisión. Se usa ampliamente en redes locales, particularmente en IEEE 802.3, también conocido como Ethernet. El rendimiento de todos estos protocolos depende del retardo de las señales en el canal.

Protocolos Sin Colisiones En el protocolo de mapa de bits, el uso del canal se divide en períodos de transmisión y periodos de contención. Durante el período de contención cada estación que desea transmitr envia un bit 1 en su ranura de tiempo luego las estaciones transmiten sus datos en el mismo orden.

Protocolos Sin Colisiones En el protocolo conteo descendente, todas las estaciones transmiten su dirección simultáneamente. Cuando detectan un bit 1 que no emitieron ceden el turno de transmisión. La estación con la direccion mas alta transmite.

Protocolos Sin Colisiones En los protocolos de token (testigo), un paquete especial circula por el medio compartido de estación a estación. Solo la estación que tiene el testigo puede transmitir. Estos protocolos garantizan un tiempo de viaje determinístico. Ejemplos de estos protocolos son IEEE 802.4, IEEE y FDDI

Protocolos de Token Ring

Protocolos de Contención Limitada Pretenden combinar las mejores características de los protocolos con y sin colisiones. Dividen a las estaciones dinámicamente en grupos. Cada grupo esta libre de colisiones, solo existen colisiones entre grupos. Ejemplo: el protocolo de recorrido de arbol adaptable.

Protocolos con División del Canal Se divide el canal de transmisión en un subcanal de control y multiples canales para datos mediante FDM o TDM. Las estaciones utilizan el canal de control para acordar un canal de datos disponible por el cual transmitir. Un ejemplo de este protocolo es WDMA (Wavelength Division Multiple Access).

Protocolos para LANs Inalámbricas En una red inalámbrica, las estaciones no pueden escuchar a todas las demás. Los protocolos CSMA no son adecuados ya que solo puede sensar la portadora en su entorno, no en el entorno del receptor. Los protocolos CSMA no son adecuados ya que solo puede sensar la portadora en su entorno, no en el entorno del receptor. El protocolo MACA (Multiple Access with Collisión Avoidance) reduce el problema mediante el intercambio de paquetes cortos RTS y CTS. El protocolo MACA (Multiple Access with Collisión Avoidance) reduce el problema mediante el intercambio de paquetes cortos RTS y CTS.

Radio Celular Digital GSM (Global System for Mobile communications) es el estandar europeo y es totalmente digital. GSM usa 124 canales bidireccionales por FDM en la banda de 890 a 960 MHz. Cada canal se divide en 8 ranuras TDM para un total de 992 canales, de los cuales se usan unos 200 en cada celda. Un canal puede transmitir voz o datos a 9600 bits por segundo.

CDPD: Cellular Digital Packet Data Funciona sobre los sistemas de telefonía celular existente (AMPS). No se establece una conexión; cuando se desea enviar un paquete se toma temporalmente cualquier canal disponible. Es similar a CSMA. CDPD sigue estrechamente el modelo OSI. La capa de enlace de datos usa DSMA (Digital Sense MA). Cada estación movil escucha un canal y si esta ocupado salta un número aleatorio de canales. Transmite a una tasa bruta de 19.2 Kbps (~9.6 Kbps neto).

CDMA: Code División Multiple Access A cada estación se asigna un código (chip). Los chips debe ser ortogonales. Todas las estaciones transmiten cuando lo requieren. Las señales se suman. Las estaciones envian su código para indicar un bit 1 y el complemento de su código para indicar un bit 0. Las señales se separan usando los códigos de las estaciones.

IEEE 802.x Introducción a los estandares. Primitivas Parte superior de la capa de enlace de datos, LLC (Logical Link Control) 802.3Ethernet Token Bus Token Ring DQDB (Distributed Queue Dual Bus)

IEEE Usa CSMA/CD. Para determinar el tiempo de espera en caso de colisión, se usa un algoritmo de “retoceso exponencial binario”:  Despues de la i-esima colisión cada estación espera un tiempo aleatorio entre 0 y min (2 i -1,1023) intervalos de 51.2  seg.  Despues de 16 colisiones se reporta un error a las capas superiores.

MAC en el IEEE Preámbulo Dirección de destino FSNRellenoDatos Dirección de origen CRC Longitud del campo de datos m s a 5.6 m s a 10 MHZ 10 MHZ Inicio de Frame Bytes Dirección de destino LAB146Bits1 Dirección de grupo Dirección local Dirección asignada por el usuario, Dirección asignada por el usuario, Dirección global (unica, 7x10 13 posibilidades) Dirección global (unica, 7x10 13 posibilidades) asignada por el fabricante. asignada por el fabricante. Dirección de broadcast (1111 …1111) Dirección de broadcast (1111 …1111) Tamaño mínimo del Frame 64 bytes

IEEE (LLC) La capa LLC (Logical Link Control ) presenta una interfase común a la capa de red. Se basa en HDLC y proporciona tres tipos de servicio no confiable, reconocido y orientado a conexión.

FDDI Usa un protocolo de Token Ring similar a IEEE Ademas de paquetes asincrónicos FDDI puede transmitir datos PCM mediante reservación previa del ancho de banda. El trafico asincrónico se divide en clases de prioridades. Preámbulo Dirección de destino Datos Dirección de origen CRC Delimitador inicial >764Bytes16 Control de frame Delimitador final Estado de frame Sin límite 111