1-パーシステントCSMAとは？仕組み・アルゴリズム・長所と短所を解説

1-パーシステントCSMAとは

1-パーシステントCSMA（1-persistent CSMA）は、MAC（Medium Access Control：媒体アクセス制御）層で動作するCSMA（Carrier Sense Multiple Access：搬送波感知多重アクセス）プロトコルの中で、最も積極的な送信方式です。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介してデータを送受信します。

1-パーシステントCSMAでは、送信局がフレームを送信したいときにチャネルがビジー状態であることを検知すると、送信の終了を待ち、終了した直後に即座に送信を行います。確率1で送信するため、「1-パーシステントCSMA」という名前が付けられています。

この方式は、イーサネットをはじめとするCSMA/CD（衝突検出機能付きCSMA）システムで採用されています。

アルゴリズム

1-パーシステント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できたら、送信局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。
• チャネルがビジー状態の場合、局は待機し、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であれば、確率1で直ちにフレームを送信します。
• 2つ以上の局が同時に送信すると、衝突（コリジョン）が発生する可能性があります。衝突が発生した場合、局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。

1-パーシステントCSMAの利点

ALOHAプロトコルと比較して、より高いスループットを実現できる点が大きなメリットです。

1-パーシステントCSMAの欠点

一方で、以下のような状況では衝突が発生する可能性があります。

状況1：伝搬遅延による衝突

局Aがフレームを送信したものの、伝搬遅延によりそのフレームがまだ局Bに到達していないとします。局Bはチャネルがアイドル状態であると判断してフレームを送信するため、結果として衝突が発生します。

状況2：同時送信による衝突

局Aが送信中で、局Bと局Cがその送信完了を待っているとします。局Aの送信が完了した瞬間、局Bと局Cが同時に送信を開始するため、衝突が発生します。

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数として定義されます。以下のグラフは、1-パーシステントCSMAと他のMACプロトコルのスループットを比較したものです。