Em redes de comunicação, é crucial gerenciar o acesso ao meio compartilhado para evitar colisões e garantir a transmissão eficaz dos dados. O CSMA (Carrier Sense Multiple Access) e o CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) são técnicas de acesso ao meio físico que lidam com essas questões. Neste artigo, vamos explorar o funcionamento do CSMA/CD e do CSMA/CA e como eles são aplicados.
CSMA (Carrier Sense Multiple Access)
O CSMA é um protocolo de acesso ao meio baseado em uma técnica onde cada estação deve “ouvir” e aguardar por um momento de “silêncio” ou idle no meio físico. Em uma rede que utiliza o CSMA, cada dispositivo monitora o meio de transmissão antes de tentar enviar dados. Se o meio estiver livre por um tempo igual ao superior o tempo de intervalo entre pacotes, o dispositivo pode transmitir os dados. Caso ocorra uma colisão, o dispositivo envia uma sequência de dados a fim de informar os dispositivos conectados que a colisão ocorreu e aguarda um período aleatório antes de tentar novamente. O CSMA ajuda a reduzir a probabilidade de colisões de dados, mas não as elimina completamente.
Variantes CSMA
Existem duas variantes principais do CSMA:
CSMA Persistente-1
Nesta variante, se o meio estiver ocupado, o dispositivo continua monitorando o meio e tenta transmitir assim que ele fica livre (neste método ainda existe probabilidade significativa de colisão devido à transmissão se dar de forma imediata após detecção, principalmente em redes com cabeamento longo ou diversas conexões);
CSMA Não-Persistente
Nesta variante, se o meio estiver ocupado, o dispositivo espera por um tempo aleatório antes de verificar novamente o meio e tentar transmitir (neste método a probabilidade de colisão é menor devido a aleatoriedade dos tempos usados na espera).
CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)
O CSMA/CD é uma extensão do CSMA que incorpora a detecção de colisões. Ele é projetado para redes Ethernet e é utilizado para minimizar o impacto das colisões de dados. No CSMA/CD, os dispositivos não apenas monitoram o meio antes de transmitir, mas também continuam monitorando durante a transmissão. Se uma colisão for detectada, a transmissão é interrompida e o dispositivo aguarda um tempo aleatório antes de tentar transmitir novamente.
O CSMA/CD permite que as redes Ethernet operem de forma eficiente, mesmo em situações com alta carga de tráfego, pois reduz o tempo e os recursos desperdiçados com colisões.
CSMA-CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)
O CSMA-CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) é um protocolo fundamental em redes sem fio, como o Wi-Fi. Ele opera em duas fases: “Carrier Sense” verifica se o canal está livre antes da transmissão, e “Collision Avoidance” previne colisões ao introduzir um período de espera antes da transmissão. Esse método evita que vários dispositivos transmitam simultaneamente, promovendo eficiência e qualidade na comunicação sem fio. Opcionalmente pode ser implementada a técnica Request to Send/Clear to send na qual dispositivos realizam uma mediação para melhorar a transmissão. Este método nem sempre é utilizado por diminuir a eficiência da comunicação.Existem ainda parâmetros para determinar os tempos de espera citados acima e que auxiliam a eficiência da comunicação. Estes parâmetros de tempo são SIFS (Short Interframe Spacing), PIFS (PCF Interframe Spacing) e DIFS (DCF Interframe Spacing). PCF/DCF vem de Point/Distributed Coordination Function, ambas técnicas de acesso ao meio ethernet, padronizadas dentro do IEEE 802.11, para redes WLAN.
CSMA, CSMA/CD e CSMA/CA
Cada uma dessas estratégias representa uma evolução na busca por eficiência e confiabilidade no acesso ao meio de transmissão. O CSMA é o ponto de partida, o CSMA/CD trouxe avanços notáveis para ambientes cabeados, e o CSMA/CA atende às demandas características das redes sem fio, proporcionando uma comunicação mais estável e eficiente.
Em conjunto, esses protocolos desempenham um papel determinante em redes de comunicação complexas e críticas como o ambiente industrial. Aliada ao conceito de FCS (CRC Check) apresentado anteriormente aumenta a confiabilidade de redes industriais.
