P-永続CSMAプロトコルとは？仕組み・利点・スループットを解説

P-persistent CSMA（p永続CSMA）は、搬送波感知多重アクセス（CSMA）プロトコルの一種で、1-persistent CSMAとnon-persistent CSMAの両方の利点を組み合わせた方式です。CSMAプロトコルでは、複数のユーザーやノードが、複数のノードを接続する単一のケーブルや光ファイバー、あるいは無線スペクトラムの一部といった共有メディアを通じてデータを送受信します。

p-persistent CSMAでは、送信ステーションがフレームを送信しようとした際にチャネルがビジー状態（使用中）であることを検知すると、送信の終了を待ち、その後確率pで送信を行います。この「確率pで送信する」という動作が、プロトコル名の由来となっています。

p-persistent CSMAのアルゴリズム

p-persistent CSMAのアルゴリズムは以下の通りです。

• フレームの送信準備が整うと、送信ステーションはチャネルがアイドル状態かビジー状態かを確認します。

• チャネルがアイドル状態であれば、直ちにフレームを送信します。

• チャネルがビジー状態の場合、ステーションは待機し、チャネルがアイドル状態になるまで継続的に監視します。

• チャネルがアイドル状態になると、ステーションは確率pでフレームを送信します。

• 確率（1 – p）で、次のタイムスロットまで待機します。次のタイムスロットがアイドル状態であれば、再び確率pで送信し、確率（1 – p）で待機します。

• ステーションは、フレームの送信が完了するか、他のステーションが送信を開始するまで、このプロセスを繰り返します。

• 他のステーションが送信を開始した場合は、ランダムな時間待機した後、アルゴリズムを最初からやり直します。

p-persistent CSMAの利点

p-persistent CSMAは、1-persistent CSMA、non-persistent CSMA、p-persistent CSMAの中で最も効率の高い方式です。1-persistent CSMAと比較すると、衝突（コリジョン）の発生回数を大幅に削減できます。また、チャネル利用率はnon-persistent CSMAよりもはるかに優れています。

スループットの比較

ネットワークシステムのスループットは、フレーム時間あたりの成功送信回数として定義されます。p-persistent CSMAのスループットはpの値に依存します。一般的に、pの値が小さいほどスループットは高くなります。ただし、pの値を小さくしすぎると、チャネル利用率も低下するというトレードオフが存在します。

次のグラフは、p-persistent CSMAのスループットを他のMACプロトコルと比較したものです。ここでは、p = 0.5、0.1、0.01の3つの値におけるスループットがプロットされています。