1-지속 CSMA(1-persistent CSMA)는 매체 접근 제어(MAC) 계층에서 동작하는 반송파 감지 다중 접속(CSMA) 프로토콜의 공격적인 방식입니다. CSMA 프로토콜에서는 여러 사용자 또는 노드가 공유 매체를 통해 데이터를 주고받습니다. 이 공유 매체는 여러 노드를 연결하는 단일 케이블이나 광섬유일 수도 있고, 무선 스펙트럼의 일부일 수도 있습니다.
1-지속 CSMA에서는 송신 스테이션이 전송할 프레임을 갖고 있을 때 채널이 사용 중인 것으로 감지되면, 해당 전송이 끝날 때까지 기다렸다가 즉시 프레임을 전송합니다. 채널이 비게 되면 확률 1(100%)로 곧바로 전송하기 때문에 '1-지속(1-persistent)'이라는 이름이 붙었습니다.
이 방식은 이더넷(Ethernet)을 포함한 CSMA/CD(충돌 감지 기능이 있는 반송파 감지 다중 접속) 시스템에서 활용됩니다.
알고리즘
1-지속 CSMA의 동작 알고리즘은 다음과 같습니다.
- 프레임이 준비되면 송신 스테이션은 채널이 유휴(idle) 상태인지 사용 중(busy)인지 먼저 확인합니다.
- 채널이 사용 중이라면, 스테이션은 대기하면서 채널이 유휴 상태가 될 때까지 지속적으로 감시합니다.
- 채널이 유휴 상태라면 확률 1로 즉시 프레임을 전송합니다.
- 두 개 이상의 스테이션이 동시에 전송하면 충돌(collision)이 발생할 수 있습니다. 충돌이 일어나면 스테이션은 임의의 시간(random time)만큼 대기한 뒤 알고리즘을 처음부터 다시 수행합니다.
1-지속 CSMA의 장점
ALOHA 계열 프로토콜보다 우수한 처리량(throughput)을 제공합니다.
1-지속 CSMA의 단점
다음과 같은 상황에서는 충돌이 발생할 가능성이 있습니다.
- 상황 1: 스테이션 A가 프레임을 전송했지만, 전파 지연(propagation delay) 때문에 그 신호가 아직 다른 스테이션 B에 도달하지 않은 경우를 생각해 볼 수 있습니다. 스테이션 B는 채널이 유휴 상태라고 판단하고 자신의 프레임을 전송하게 되며, 그 결과 충돌이 발생합니다.
- 상황 2: 스테이션 A가 전송 중이고, 스테이션 B와 C가 전송 종료를 기다리고 있는 경우를 가정해 봅시다. A의 전송이 끝나는 순간 B와 C가 동시에 전송을 시작하면서 충돌이 일어납니다.
처리량 비교
네트워크 시스템의 처리량(throughput)은 프레임 시간(frame time)당 성공적으로 전송된 횟수로 정의됩니다. 아래 그래프는 1-지속 CSMA의 처리량을 다른 MAC 프로토콜들과 비교하여 보여줍니다.
