다중접속 프로토콜

다중접속 (Multiple Access)

-링크를 여러 장치들이 공유하는 환경에서 전송을 시도 하는 경우를 의미한다.

 (데이터가 섞여버리는등, 충돌에 관한 문제가 발생할 수 있음)

-일반적으로 데이터링크 계층에서 수행

• 두 개의 부계층이 존재
• 상위 부계층은 데이터 링크를 제어
• 하위 부계층은 공유 매체의 접근 문제를 해결

-여러 시스템이 공통의 링크에 연결된 경우, 멀티포인트라 하는데 이때 발생하는 매체접근 문제를 해결해야함

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무작위 접근(Random Access)

 

-서로 대등한 관계의 통신을 하며, 한 시스템이 다른 시스템을 통제하지 않음

-임의의 시스템이 전송을 위해 시간을 정하지 않음 (Random Access)

-어떤 시스템이 전송 할 차례인지 정하는 규칙이 없음 (경쟁 : contention)

-여러 시스템이 전송하려면 충돌(collision)이 가능하며, 해당 프레임은 손상되어 재사용 불가능

 

무작위 접근 방식의 발전 단계

 

ALOHA

 

-1970년대 초반 미국 하와이 대학교에서 개발

-기본적인 동작

• 각 시스템은 기지국(base station) 으로 데이터 전송
• 기지국은 수신된 프레임을 목적지로 전달
• 송신 시스템은 ACK(=Acknowledgement 확인응답)를 기다림

CSMA(Carrier Sense Multiple Access)

 

-각 시스템은 데이터를 전송하기 전에 매체를 우선적으로 검사

(이러한 행위를 "sense before transmit" 또는 "listen before talk"이라고 함)

 

-전파지연시간으로 인해 여전히 충돌 가능성이 존재

 

CSMA/CD(CSMA with Collision Detection)

 

-CSMA방식에서 충돌 발생에 대한 절차 추가

-데이터를 전송한 시스템은 전송의 성공여부를 계속 감시

  (충돌이 감지되면 즉시 전송 중지)

 

CSMA/CA(CSMA with Collision Avoidance)

 

-CSMA/CD에서 충돌시, 두 배의 에너지 발생으로 충돌 감지 기능

-무선네트워크에서는 충돌 감지가 어려움

-충돌을 피하기 위해 CSMA/CA 에서는 3가지 기법을 사용

 (IFS:InterFrame Space/ 충돌 윈도우 : Contention window / ACK (Ackmowledgments)

 

-IFS는 채널이 빈 경우라고 바로 보내지 않고 잠시 기다려 충돌을 회피

-충돌 윈도우는 전송 준비 완료 시 임의의 수를 선택하여 시간만큼 기다림 (A random number of slots)

-ACK는 데이터를 수신한 시스템이 보내는 응답을 의미, ACK가 없는 경우 송신 시스템은 데이터가 유실되었다고 판단

 

 

 

 

통제된 접근(Controlled Access)

-하나의 시스템이 제어국이 되어 다른 시스템들의 전송권한을 제어

-동시에 둘 이상의 시스템이 전송을 못하게 함으로써 충돌제어

-시스템들은 자신의 순서가 돌아오기 전까지는 전송 불가능

 

 

예약(Reservation)

-시스템은 데이터를 송신하기 전에 예약 필요

-N개의 시스템은 N개의 예약된 mini slot이 예약 프레임 내부에 존재

-예약된 시스템은 데이터프레임을 예약 프레임 뒤에 전송

 

폴링(Polling)

-제어 시스템과 송수신 시스템으로 구성

-송신 시 제어 시스템에게 알림, 수신 시 제어시스템에게 문의

 

토큰 전달(Token Passing)

-토큰을 가진 시스템이 데이터를 송신 할 권한을 가짐

 

채널화(Channelization)

링크를 시간, 주파수 코드로 나누어서 여러개의 채널을 만들고 이들을 서로 다른시스템들이 이용하는 방법

• Frequency-Division Multiple Access (FDMA)
• Time-Division Multiple Access (TDMA)
• Code-Division Multiple Access(CDMA)

 

 

-FDMA(주파수 분할 다중접속)

• 사용 가능한 대역폭은 모든 시스템이 공유
• 각 시스템은 할당된 대역을 이용하여 데이터 전송
• 각 대역은 특정 시스템을 위해 예약됨

 

 

-TDMA(시간 분할 다중 접속)

• 단일 주파수 대역을 사용
• 주파수를 시간간격으로 분할하여 모든 시스템이 동시에 데이터 전송

 

 

-CDMA(코드 분할 다중접속)

• 링크가 전체 대역폭을 하나의 채널에서 공유
• 모든 시스템은 시분할 없이 동시에 데이터 송신 가능