Con questo tipo di protocolli un nodo ha la possibilità di trasmettere sempre alla massima velocità consentita dal canale cioè R. Quando si verifica una collisione i nodi coinvolti ritrasmettono ripetutamente i frame fino a che non viene ricevuto correttamente, senza collisioni. La ritrasmissione del frame non è immediata, ma ciascun frame coinvolto in una collisione attenda un certo ritardo casuale prima di ritrasmettere, tale ritardo è detto random delay. Il ritardo casuale di un nodo non dipende da quello degli altri. I differenti tempi di attesa casuale potrebbero consentire di ritrasmettere i frame senza provocare ulteriori collisioni.
Descriveremo tre protocolli di questo tipo:
DOCSIS: il protocollo a livello di collegamento per reti di accesso a Internet HFC...
Abbiamo visto tre grandi classi di protocolli:
- protocolli a ripartizione di canale
- protocolli ad accesso casuale
- protocolli a rotazione
Ricordiamo dal capitolo 1, in particolare dall'introduzione e dall'accesso via cavo che utilizza HFC (hybrid coax fiber) e che HFC connette normalmente alcune migliaia di cable modem residenziali e un apparato situazione nella stazione di testa (CMTS, cable modem termination system.)
DOCSIS (data-over-cable service interface specification) specifica l'architettura della rete cablata e i suoi protocolli; usa FDM (multiplexing a divisione di frequenza) per dividere i segmenti di rete in downstream (dal CMTS al modem) da quelli in upstream (dal modem al CMTS) in canali a più frequenze.
Ogni canale di downstream ha un'ampiezza in frequenza di 6MHz, con un massimo throughput pari a 40 Mbps, mentre ogni canale di upstream ha un ampiezza di 6,4 MHz e ha un throughput massimo di 30 Mbps.
I canali di upstream e downstream sono broadcast. I frame trasmessi sul canale di downstream dal CMTS vengono ricevuti da tutti i modem cablati che ricevono quel canale, essendoci un solo CMTS che invia nella banda di downstream, non vi sono collisioni.
La banda di upstream è più interessante poiché diversi modem condividono lo stesso canale di upstream (frequenza) ed è dunque più incline alle collisioni.
In figura si vedono i due canali trasmissivi di upstream e downstream.
Ogni canale di upstream è suddiviso in slot temporali (come in TDM) chiamati mini-slot durante i quali i modem possono trasmettere. CMTS dà l'autorizzazione ai modem per trasmettere durante uno specifico mini-slot. CMTS effettua tale operazione inviando un messaggio di controllo noto come MAP sul canale di downstream per specificare quale modem, avente dati da spedire, possa trasmettere durante quale mini-slot nell'intervallo di tempo specificato nel messaggio di controllo.
Poiché i mini-slot sono esplicitamente allocati ai modem, CMTS può assicurare che non ci siano collisioni.
I modem inviano richieste di mini-slot indirizzati al CMTS, durante uno specifico insieme di mini-slot temporali dedicati a questa funzione, come mostrato nella figura sopra (minislot contenenti frame di richieste di minislot). Questi frame di richiesta di mini-slot sono trasmessi in modo casuale e quindi possono collidere tra di loro. Un modem cablato non può sentire direttamente né quando un canale di upstream è occupato né se ci sono collisioni. Il modem cablato però comprende che un frame di richiesta di mini-slot ha subìto una collisione, se non riceve risposta alla richiesta di allocazione nel messaggio di controllo in un frame successivo. Se deduce che c'è stata una collisione, un modem usa l'algoritmo di attesa binaria esponenziale per ritardare la ritrasmissione del suo mini-slot a uno slot temporale futuro. Se c'è poco traffico sul canale di upstream, il cable modem può trasmettere frame di dati durante i mini-slot temporali assegnati ai frame di richiesta di mini-slot, evitando in questo modo di aspettare l'assegnazione di un mini-slot.