Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection

Problemstellung

Wenn unterschiedliche Sendestationen auf ein und Übertagungsmedium (selbes Kabel oder gleiche Sendefrequenz) senden besteht die Gefahr dass sich bei gleichzeitigem die beiden Signale überlagern und somit stören. wird bei CSMA/CD nur zum Teil verhindert aber erkannt.

Eine Übertragung geschieht immer in Blöcken Paketen. Diese Einheiten sind je nach Netzwerkstandard einer maximalen Länge von z.B. 1518 Byte Ethernet definiert. Zwischen den einzelnen Paketen gibt Übertragungslücken es wird kein endloser Datenstrom erzeugt.

Realisierung

Das Schema ist verglichen mit Token oder Master-kontrollierten Netzwerken relativ simpel. Wenn ein Daten senden möchte hält es sich an Ablauf:

1. [Carrier Sense = auf Signal horchen] muss das Medium überwacht werden
2. Wenn die Leitung frei ist beginne der Übertragung andernfalls weiter mit Schritt 5
3. [Informationsübertragung] Wenn eine Kollision entdeckt wird die Datenübertragung und setz ein definiertes Störsignal (jam) auf die Leitung (um sicherzustellen dass anderen Transceiver die Kollision erkennen) dann weiter Schritt 5
4. [Übertragung erfolgreich abgeschlossen] Erfolgsmeldung an höhere Übertragungsmodus verlassen
5. [Leitung ist belegt] Warten bis die wieder frei ist
6. [Leitung ist gerade frei geworden] Noch zufällige Zeit (Backoff) abwarten dann wieder bei Schritt 1 wenn die maximale Anzahl von Übertragungsversuchen nicht wurde
7. [Maximale Anzahl von Übertragungsversuchen überschritten] Fehler höhere Netzwerkschichten melden Übertragungsmodus verlassen

Da die Signale als Spannungspegel meßbar und eine Überlagerung eine Addition der Pegel wird eine Kollision von allen (auch den unbeteiligten) Rechner erkannt da ein Schwellwert überschritten (Collision Detection = Kollisionserkennung). Die Kollision muss vom Sender erkannt werden damit er eine Sendewiederholung initiieren kann. Dazu muss die minimale so bemessen werden dass die Übertragungsdauer ausreicht das Signal zweimal über die längste Distanz übertragen.

Probleme

Aufgrund dieser auftretenden Kollisionen ist es möglich die theoretische Übertragungskapazität voll auszuschöpfen. Je Rechner sich im Netzwerk beteiligen desto mehr treten auf. Und die Bandbreite sinkt somit

Abhilfe schaffen beim Ethernet andere Übertragung-Prinzipien Token-Passing ) der Einsatz von Switches oder der Voll- Duplex -Betrieb.

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