P-지속형(p-persistent) CSMA는 반송파 감지 다중 접속(Carrier Sense Multiple Access, CSMA) 프로토콜의 한 방식으로, 1-지속형 CSMA와 비지속형(non-persistent) CSMA의 장점을 결합한 기술입니다. CSMA 프로토콜에서는 여러 사용자 또는 노드가 하나의 공유 매체를 통해 데이터를 송수신합니다. 이 공유 매체는 여러 노드를 연결하는 단일 케이블이나 광섬유일 수도 있고, 무선 주파수 스펙트럼의 일부일 수도 있습니다.
P-지속형 CSMA에서는 전송할 프레임을 가진 송신국이 채널이 사용 중(busy)임을 감지하면, 현재 진행 중인 전송이 끝날 때까지 기다린 후 확률 p로 프레임을 전송합니다. 바로 이 확률 p로 전송한다는 의미에서 'P-지속형 CSMA'라는 이름이 붙여졌습니다.
동작 알고리즘
P-지속형 CSMA의 동작 과정은 다음과 같습니다.
프레임이 준비되면 송신국은 채널이 유휴(idle) 상태인지 사용 중인 상태인지 먼저 확인합니다.
채널이 유휴 상태라면 프레임을 즉시 전송합니다.
채널이 사용 중이라면, 송신국은 대기하면서 채널이 유휴 상태가 될 때까지 지속적으로 감시합니다.
채널이 유휴 상태로 바뀌면, 송신국은 확률 p로 프레임을 전송합니다.
확률 (1 – p)로는 다음 타임 슬롯까지 대기합니다. 다음 타임 슬롯 역시 유휴 상태라면 다시 확률 p로 전송을 시도하고, 확률 (1 – p)로 또다시 대기합니다.
송신국은 자신의 프레임이 성공적으로 전송되거나, 다른 국이 먼저 전송을 시작할 때까지 이 과정을 반복합니다.
다른 국이 먼저 전송을 시작했다면, 해당 송신국은 무작위 시간(random backoff)만큼 대기한 후 알고리즘을 처음부터 다시 실행합니다.
P-지속형 CSMA의 장점
P-지속형 CSMA는 1-지속형 CSMA, 비지속형 CSMA, P-지속형 CSMA 세 가지 방식 중 가장 효율적인 것으로 평가됩니다. 1-지속형 CSMA에 비해 충돌(collision) 발생 횟수가 크게 줄어들며, 채널 활용률(channel utilization) 역시 비지속형 CSMA보다 훨씬 우수합니다.
처리량(Throughput) 비교
네트워크 시스템의 처리량은 프레임 시간당 성공적으로 전송된 횟수로 정의됩니다. P-지속형 CSMA의 처리량은 확률 값 p에 따라 달라지는데, 일반적으로 p 값이 작을수록 처리량은 높아집니다. 다만 p 값을 지나치게 낮추면 채널 활용률도 함께 감소한다는 점에 유의해야 합니다.
아래 그래프는 P-지속형 CSMA의 처리량을 다른 MAC 프로토콜들과 비교하여 보여줍니다. 그래프에는 p 값이 각각 0.5, 0.1, 0.01인 세 가지 경우의 처리량 곡선이 표시되어 있습니다.
