충돌 회피 메커니즘

네트워크 환경에서 충돌은 둘 이상의 장치가 동시에 데이터를 전송하려 할 때 발생한다. 이러한 충돌이 일어나기 위한 핵심 조건은 공유 매체를 사용하는 반이중 통신 방식의 네트워크 구조이다. 대표적으로 초기 버스 토폴로지나 허브를 사용하는 이더넷 네트워크가 이에 해당한다. 이러한 환경에서는 모든 장치가 하나의 전송 경로를 공유하며, 한 장치가 보낸 신호는 연결된 모든 장치에 전파된다.

충돌 발생의 구체적인 조건은 다음과 같다.

특히, 전파 지연은 충돌 발생에 중요한 역할을 한다. 노드 A가 전송을 시작했지만, 그 신호가 노드 B에 도달하기 전에 노드 B도 매체가 비어 있다고 판단하고 전송을 시작하면, 두 신호는 네트워크 상에서 서로 만나 충돌하게 된다. 이렇게 충돌이 발생한 신호는 왜곡되어 정상적인 데이터로 인식될 수 없게 된다. 따라서 충돌을 감지한 노드는 전송을 중단하고, 특정 알고리즘에 따라 재전송을 시도하게 된다.

충돌은 네트워크의 효율성을 크게 떨어뜨리는 주요 요인이다. 충돌이 발생하면 원래의 데이터 프레임은 손상되어 수신 측에서 폐기된다. 이로 인해 송신 측은 데이터를 재전송해야 하며, 이 과정에서 네트워크 대역폭이 낭비되고 전체 처리량이 감소한다. 충돌 빈도가 높아질수록 유효한 데이터 전송에 사용할 수 있는 시간은 줄어들고, 네트워크 지연은 증가한다.

데이터 손실은 충돌의 직접적인 결과이다. 손상된 프레임은 체크섬 오류 등을 통해 수신 측에서 감지되고 버려진다. 신뢰성 있는 통신을 보장하기 위해 TCP와 같은 상위 계층 프로토콜은 패킷 손실을 감지하고 재전송을 수행해야 한다. 이는 최종 애플리케이션의 성능 저하로 이어진다. 특히 실시간 스트리밍이나 음성 통화와 같이 지연에 민감한 서비스에서는 충돌로 인한 지터와 패킷 손실이 서비스 품질을 현저히 떨어뜨린다.

충돌의 영향은 네트워크 부하에 따라 비선형적으로 증가한다. 부하가 낮을 때는 충돌 확률이 낮지만, 트래픽이 증가함에 따라 충돌 가능성은 급격히 높아진다. 이는 네트워크 성능이 포화 상태에 이르게 만든다. 일부 실험에 따르면, CSMA/CD를 사용하는 공유 미디어 이더넷에서 부하가 약 30-40%를 넘어서면 처리량이 급격히 떨어지고 지연 시간은 기하급수적으로 증가한다[2].

결국, 충돌은 네트워크 자원의 낭비를 초래하고, 확장성을 제한하며, 서비스 품질을 보장하기 어렵게 만든다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 CSMA/CA, 토큰 패싱, TDMA 등 다양한 충돌 회피 및 제어 메커니즘이 개발되어 적용되었다.

CSMA/CD의 동작 원리와 절차는 크게 네 가지 단계로 나뉜다. 첫째, 캐리어 센스(Carrier Sense) 단계에서 네트워크 장비는 프레임을 전송하기 전에 매체가 사용 중인지 감지한다. 매체가 유휴(idle) 상태일 때만 전송을 시작한다. 둘째, 충돌 감지(Collision Detection) 단계에서는 전송 중에도 계속해서 매체의 신호를 모니터링한다. 만약 자신이 보낸 신호와 다른 신호가 동시에 감지되면 충돌이 발생한 것으로 판단한다.

충돌이 감지되면, 셋째 단계인 재밍 신호(Jamming Signal) 전송을 수행한다. 충돌을 감지한 모든 장비는 짧은 재밍 신호를 방송하여 네트워크의 다른 모든 노드가 충돌 사실을 인지하도록 한다. 마지막으로, 넷째 단계인 지수 백오프(Exponential Backoff) 알고리즘을 실행한다. 각 장비는 임의의 시간 동안 대기한 후 전송을 재시도한다. 이 대기 시간은 충돌이 반복될 때마다 기하급수적으로 증가하여 재충돌 확률을 줄인다.

이 절차는 다음 표와 같이 요약할 수 있다.

전체 과정은 "전송 전 듣기, 전송 중 듣기, 충돌 시 알리기, 그리고 기다리기"라는 원칙으로 설명된다. 이 메커니즘은 반이중(Half-Duplex) 방식의 공유 매체 환경에서 다수의 장비가 효율적으로 통신할 수 있는 기반을 제공했다.

CSMA/CD는 초기 이더넷 표준의 핵심 매체 접근 제어 방식으로 채택되었다. 특히 10BASE5와 10BASE2와 같은 공유 버스(동축 케이블) 토폴로지와, 허브를 사용하는 10BASE-T 스타 토폴로지 네트워크에서 널리 사용되었다. 모든 장치가 동일한 충돌 도메인에 속하는 이러한 환경에서, CSMA/CD는 상대적으로 간단한 구현으로 다중 접근 문제를 관리하는 실용적인 해법을 제공했다.

그러나 CSMA/CD에는 몇 가지 명확한 한계가 존재한다. 첫째, 네트워크의 지리적 확장 범위에 제약을 받는다. 이는 충돌이 정상적으로 감지되기 위해 프레임의 최소 전송 시간이 신호가 네트워크 전체를 왕복하는 최대 지연 시간보다 길어야 하기 때문이다[3]. 이로 인해 네트워크 세그먼트의 최대 케이블 길이와 허브 개수가 제한되었다.

둘째, 부하가 증가함에 따른 성능 저하가 불가피하다. 트래픽이 많아질수록 충돌 발생 빈도는 기하급수적으로 증가하며, 이로 인해 실제 유효 처리량이 떨어지고 전송 지연이 발생한다. 네트워크 이용률이 높은 상태에서는 대부분의 시간이 충돌을 감지하고 백오프하는 과정에 소모될 수 있다.

이러한 한계들, 특히 성능과 확장성 문제는 네트워크 스위치의 보급과 풀-듀플렉스 이더넷 기술의 등장으로 극복되었다. 스위치는 각 포트를 독립적인 충돌 도메인으로 분리하여 충돌 발생 가능성을 근본적으로 제거했고, 풀-듀플렉스 통신은 동시 송수신을 가능하게 했다. 결과적으로, 1Gbps(기가비트 이더넷) 이상의 고속 이더넷 표준부터는 CSMA/CD가 필수 요구사항에서 제외되었으며, 현대의 유선 이더넷 네트워크는 사실상 충돌이 없는 환경에서 운영된다.

유선 이더넷에서 사용되는 CSMA/CD는 충돌을 감지하고 즉시 대응하는 데 효과적이다. 그러나 무선 매체의 특성상, 송신 중인 신호를 감지하는 동시에 자신의 신호를 수신하여 충돌을 탐지하는 것은 물리적으로 불가능하다. 이는 무선 환경에서 CSMA/CD를 직접 적용할 수 없는 근본적인 이유이다.

무선 네트워크에서는 '숨은 터미널 문제'와 '노출된 터미널 문제'가 충돌 회피의 필요성을 더욱 복잡하게 만든다. 숨은 터미널 문제는 두 개의 송신기가 수신기에는 도달하지만 서로는 감지할 수 없는 위치에 있을 때 발생한다. 두 송신기가 동시에 전송을 시작하면 수신기에서 충돌이 일어나지만, 송신기들은 서로의 신호를 듣지 못해 충돌을 인지하지 못한다. 반대로 노출된 터미널 문제는 한 송신기의 신호가 불필요하게 주변의 다른 송신기를 억제하여 네트워크 효율을 떨어뜨리는 현상이다.

이러한 문제들을 해결하기 위해 CSMA/CA는 충돌을 사전에 방지하는 접근 방식을 취한다. 핵심 메커니즘은 채널이 사용 중인지 감지(Carrier Sense)하고, 임의의 대기 시간(랜덤 백오프)을 두어 전송 시점을 분산시키며, 필요에 따라 RTS/CTS 핸드셰이크를 사용하여 채널 사용권을 예약하는 것이다. 이 방식은 충돌 가능성을 줄이는 대신, 채널 감지와 대기로 인한 오버헤드가 발생한다.

따라서 Wi-Fi(IEEE 802.11) 표준은 효율성과 신뢰성을 보장하기 위해 유선과는 다른 접근법인 CSMA/CA를 채택하였다. 이는 무선 매체의 공유성과 신호 감쇠, 간섭 등의 고유한 제약 조건에 따른 필수적인 선택이었다.

RTS/CTS 핸드셰이크는 CSMA/CA를 사용하는 무선 네트워크에서 숨은 터미널 문제를 완화하기 위해 설계된 제어 절차이다. 이 절차는 데이터 프레임을 전송하기 전에, 송신 노드가 RTS 프레임을 전송하고 수신 노드로부터 CTS 프레임을 수신함으로써 주변 노드들에게 예정된 전송을 알리는 방식으로 동작한다.

핸드셰이크의 구체적인 절차는 다음과 같다. 먼저, 데이터를 보내려는 송신 노드는 NAV를 설정하고 주변에 RTS 프레임을 브로드캐스트한다. 이 RTS 프레임은 예상 전송 시간을 포함한다. 목표 수신 노드는 RTS를 정상적으로 받으면, 자신의 NAV를 설정하고 CTS 프레임으로 응답한다. 송신 노드가 CTS를 성공적으로 수신하면, 비로소 실제 데이터 프레임을 전송한다. 이 과정에서 RTS 또는 CTS 프레임을 들은 주변의 다른 모든 노드들은 NAV에 명시된 시간 동안 전송을 자제하여 충돌 가능성을 크게 낮춘다.

RTS/CTS의 주요 효과는 충돌 가능성이 높은 긴 데이터 프레임의 전송을 보호하는 대신, 상대적으로 짧은 제어 프레임(RTS/CTS)의 충돌 위험을 감수하는 것이다. 제어 프레임의 충돌이 발생하면, 백오프 알고리즘에 따라 재시도하면 되므로 네트워크 전체의 효율성 손실이 적다. 이 메커니즘은 특히 무선 애드혹 네트워크와 같이 중앙 제어가 어려운 환경에서 유용하게 적용된다.

그러나 RTS/CTS 핸드셰이크는 오버헤드를 증가시키는 단점이 있다. 모든 데이터 전송에 사용하면 짧은 프레임을 주고받을 때 오히려 성능이 저하될 수 있다. 따라서 일반적으로 네트워크는 프레임 크기가 특정 임계값을 넘을 때만 선택적으로 RTS/CTS를 사용하도록 구성된다[8].

토큰 패싱 방식은 네트워크 상의 각 노드가 순차적으로 데이터 전송 권한을 얻는 결정적 접근 방식을 사용한다. 이 방식의 대표적인 구현 형태로는 토큰 링과 토큰 버스가 있다. 두 방식 모두 물리적 토폴로지는 다르지만, 논리적인 순환 구조에서 특별한 제어 프레임인 '토큰'을 소유한 노드만이 데이터를 전송할 수 있다는 공통 원리를 공유한다.

토큰 링 방식은 노드들이 하나의 폐쇄된 링 형태로 연결된다. 토큰은 링을 따라 순환하며, 토큰을 받은 노드는 데이터 프레임을 전송하거나, 전송할 데이터가 없다면 토큰을 다음 노드로 즉시 전달한다. 데이터 프레임은 목적지 노드에 도착하면 수신 확인 후 송신 노드에 의해 링에서 제거된다. 이 방식은 IEEE 802.5 표준으로 정의되었으며, 높은 부하에서도 성능이 예측 가능하고 충돌이 발생하지 않는다는 장점이 있다. 그러나 토큰이 손실되거나 네트워크에 결함이 생기면 전체 네트워크 운영이 중단될 수 있어, 토큰 모니터링 및 복구 메커니즘이 필수적으로 동반된다.

반면, 토큰 버스 방식은 물리적으로는 버스 토폴로지로 배치된 노드들이 논리적으로는 링을 구성한다. 각 노드에는 논리적 순서에 따른 주소가 부여되며, 토큰은 이 논리적 주소 순서대로 전달된다. 이 방식은 IEEE 802.4 표준에 정의되어 있으며, 주로 제조업 자동화 시스템에 사용되었다. 버스 토폴로지의 설치 용이성과 토큰 패싱의 결정적 성능을 결합했지만, 네트워크 구성 변경 시 논리적 순서를 재구성하는 복잡성이 존재한다.

다음 표는 두 방식의 주요 특징을 비교한 것이다.

토큰 패싱 방식은 네트워크에 참여하는 모든 노드가 공정하게 전송 기회를 얻도록 보장하면서 충돌을 근본적으로 방지하는 결정적 접근 방식이다. 이 방식에서는 특수한 제어 프레임인 토큰이 네트워크를 순차적으로 순환하며, 토큰을 보유한 노드만이 데이터를 전송할 수 있는 권리를 갖는다. 데이터 전송을 마친 노드는 토큰을 다음 노드로 넘겨주어 전송 기회를 부여한다. 이 구조는 CSMA/CD나 CSMA/CA와 같은 경쟁 기반 방식에서 발생하는 충돌 가능성과 그에 따른 불확실한 지연을 제거한다.

토큰 패싱의 대표적인 구현 형태로는 토큰 링과 토큰 버스가 있다. 토큰 링은 노드들이 논리적 또는 물리적인 링 형태로 연결되어 토큰이 정해진 방향으로 순환한다. 반면 토큰 버스는 물리적으로는 버스 토폴로지로 연결되어 있지만, 논리적으로는 링을 구성하여 토큰이 버스 상의 노드들 사이를 순환한다. 두 방식 모두 토큰의 순환 순서와 각 노드가 토큰을 보유할 수 있는 최대 시간이 미리 정의되어 있어, 네트워크 부하가 높은 상황에서도 최대 전송 지연 시간을 보장할 수 있다는 장점이 있다.

이러한 결정적 특성은 실시간 통신이 요구되는 환경에서 큰 장점으로 작용한다. 예를 들어, 공장 자동화 시스템이나 전송 지연이 예측 가능해야 하는 일부 산업용 네트워크에서 토큰 패싱 방식이 선호되었다. 네트워크에 노드가 추가되거나 제거될 때 토큰 순환 경로를 재구성해야 하는 복잡성과, 토큰이 손실되거나 중복 생성되었을 때 이를 복구하는 메커니즘이 필요하다는 점이 주요 단점이다.

결정적 접근 방식으로서 토큰 패싱은 네트워크 부하가 증가해도 성능이 점진적으로 저하되는 안정적인 특성을 보인다. 그러나 고속 이더넷과 스위치 기술의 발전, 그리고 CSMA/CA 기반 무선 네트워크의 보급으로 인해, 일반적인 데이터 네트워크 영역에서는 그 활용도가 크게 줄었다.

TDMA는 각 노드에 고정된 시간 슬롯을 할당하여 동시 전송을 물리적으로 방지함으로써 충돌을 근본적으로 제거하는 방식이다. 네트워크 시간은 주기적인 프레임으로 나뉘며, 각 프레임은 다시 여러 개의 시간 슬롯으로 구성된다. 중앙 제어 장치나 사전에 합의된 규칙에 따라 각 노드는 자신에게 할당된 특정 슬롯에서만 데이터를 전송할 권리를 가진다. 다른 슬롯 시간에는 노드는 데이터를 전송하지 않고 대기하거나, 다른 노드의 전송을 수신하기만 한다. 이렇게 시간 영역에서 채널 접근을 분리하기 때문에, 두 개 이상의 노드가 동일한 매체를 동시에 사용하려는 상황이 발생하지 않아 데이터 충돌이 일어나지 않는다.

이 방식의 주요 장점은 충돌이 발생하지 않아 예측 가능한 지연 시간과 안정적인 대역폭을 보장할 수 있다는 점이다. 이는 실시간 통신이나 음성 전송과 같이 엄격한 지연 요구사항이 있는 서비스에 적합하다. 또한, 충돌 감지나 회복을 위한 복잡한 프로토콜이 필요 없어 제어가 비교적 간단하다. 그러나 각 노드가 할당받은 시간 슬롯이 비어 있을 경우 해당 슬롯은 낭비되며, 다른 노드가 이를 사용할 수 없는 비효율성이 발생할 수 있다. 네트워크에 노드가 추가되거나 제거될 때 슬롯 할당을 동적으로 재조정해야 하는 유연성 문제도 존재한다.

TDMA는 주로 중앙 집중식 관리가 가능한 네트워크에서 널리 사용된다. 대표적인 예는 2세대(2G) 이동 통신 표준인 GSM이다. GSM 시스템에서는 기지국이 각 이동 단말기에 특정 시간 슬롯을 할당하여 통신한다. 또한, 위성 통신에서도 여러 지구국이 하나의 위성 트랜스폰더를 공유할 때 TDMA 방식을 자주 적용하여 효율적으로 주파수 자원을 활용한다.

TDMA는 각 사용자 또는 단말기에 고정된 시간 슬롯을 할당하여 동시 전송을 물리적으로 방지하므로, 이동 통신과 위성 통신 분야에서 핵심적인 다중 접속 방식으로 널리 활용되었다.

2세대(G) 이동 통신의 대표적 표준인 GSM은 TDMA를 기반으로 구축되었다. GSM 시스템에서는 하나의 주파수 채널을 8개의 시간 슬롯으로 나누어, 최대 8명의 사용자가 동일한 주파수를 순차적으로 사용할 수 있었다. 이 구조는 음성 통화를 디지털화하여 전송하는 데 효율적이었으며, 당시 음성 서비스의 대중화에 결정적인 역할을 했다. 다음은 GSM의 TDMA 프레임 구조를 간략히 나타낸 것이다.

위성 통신에서도 TDMA는 중요한 기술이다. 정지 궤도 위성과 같이 제한된 전송 지연을 가진 환경에서, 지상국들이 위성 트랜스폰더를 공유하기 위한 효율적인 방법을 제공한다. 각 지상국은 할당된 정확한 시간 슬롯에만 신호를 전송하여, 서로의 신호가 위성에서 충돌하지 않도록 한다. 이 방식은 위성 자원의 공정한 분배와 높은 활용도를 보장하며, 특히 VSAT(Very Small Aperture Terminal) 네트워크와 군사/정부 통신에서 많이 사용된다.

그러나 순수 TDMA 방식은 사용자가 활성 상태가 아니어도 슬롯이 고정적으로 할당되는 비효율성과, 엄격한 시간 동기화가 필요하다는 단점을 지닌다. 따라서 3G 이후의 이동 통신에서는 CDMA나 OFDMA와 같은 더 유연한 기술이 주류를 이루게 되었으며, 위성 통신에서도 주파수 분할이나 코드 분할 방식과 혼용되는 경우가 많다.

충돌이 감지되면, 각 노드는 전송을 즉시 중단하고 재전송을 시도하기 전에 일정 시간 동안 대기한다. 이 대기 시간을 결정하는 규칙이 백오프 알고리즘이다. 이 알고리즘의 목표는 동일한 노드들이 반복적으로 충돌을 일으키는 상황을 방지하고, 네트워크 효율을 높이는 것이다.

가장 일반적인 방식은 지수 백오프 알고리즘이다. 이 방법에서는 각 노드가 0부터 2^n - 1 사이의 정수 중 하나를 무작위로 선택하여 그 값만큼의 시간 슬롯(예: 51.2마이크로초) 동안 대기한다. 여기서 n은 해당 프레임에서 발생한 연속적인 충돌 횟수이다. 충돌이 반복될수록 선택 가능한 대기 시간의 범위가 기하급수적으로 증가하여, 경쟁 노드들이 같은 시간에 재전송할 확률을 줄인다.

이진 지수 백오프는 지수 백오프의 한 형태로, 특히 초기 이더넷 표준에서 사용되었다. 대기 시간 범위는 일반적으로 10번째 충돌까지 지수적으로 증가하다가, 이후로는 최대 범위(1023 슬롯)로 고정된다. 재전송 시도가 16번을 초과하면 프레임은 폐기된다.

보다 단순한 형태인 이진 백오프 알고리즘도 존재한다. 이 방식에서는 충돌 발생 시 두 개의 선택지(예: 0 또는 1 슬롯 대기) 중 하나를 무작위로 선택한다. 이는 결정 시간이 짧고 구현이 간단하지만, 노드 수가 많을 경우 충돌 해결에 더 많은 시간이 소요될 수 있다. 이러한 백오프 메커니즘은 CSMA/CD 및 CSMA/CA와 같은 프로토콜의 핵심 구성 요소로 작동하여, 공유 매체에서의 공정한 접근을 보장한다.

재전송 정책은 충돌이나 오류로 인해 손실된 프레임을 다시 보내는 시점과 방법을 결정하는 규칙이다. 일반적으로 송신 장치는 ACK 신호를 일정 시간 내에 수신하지 못하면 프레임 전송이 실패한 것으로 판단하고 재전송을 시작한다. 이 대기 시간을 타임아웃이라고 한다. 재전송 정책은 네트워크 효율성과 신뢰성에 직접적인 영향을 미치며, 과도한 재전송은 네트워크 정체를 악화시킬 수 있다.

주요 재전송 정책으로는 Stop-and-Wait ARQ와 Go-Back-N ARQ, Selective Repeat ARQ가 있다. Stop-and-Wait ARQ는 하나의 프레임을 보내고 ACK를 받은 후에만 다음 프레임을 전송하는 단순한 방식이다. Go-Back-N ARQ는 여러 프레임을 연속으로 보내되, 오류가 발생한 프레임부터 그 이후의 모든 프레임을 다시 보낸다. Selective Repeat ARQ는 오류가 발생한 특정 프레임만 선택적으로 재전송하여 대역폭을 더 효율적으로 사용한다.

오류 처리는 재전송 외에도 오류 검출과 순방향 오류 수정 기법을 포함한다. 대부분의 LAN 프로토콜은 CRC와 같은 검출 코드를 사용하여 손상된 프레임을 폐기하고 재전송을 유발하는 방식을 채택한다. 이는 네트워크 지연이 비교적 적은 유선 환경에 적합하다. 반면, 지연이 크거나 재전송이 어려운 위성 통신 같은 환경에서는 오류를 검출하고 수정까지 수행하는 FEC 기술이 보조적으로 사용되기도 한다.

이더넷 스위치의 등장은 충돌 도메인을 세분화하여 충돌 발생 가능성을 근본적으로 줄였다. 허브를 사용하는 공유 미디어 환경에서는 한 세그먼트 내의 모든 프레임이 모든 포트로 전달되어 충돌이 빈번히 발생했다. 반면, 스위치는 각 포트를 독립적인 충돌 도메인으로 분리하고, MAC 주소 테이블을 기반으로 목적지 포트로만 프레임을 전송한다. 이로 인해 불필요한 전송이 감소하고, 동시에 여러 통신이 가능해져 네트워크 효율이 크게 향상되었다.

풀-듀플렉스(full-duplex) 통신 방식의 보편화는 CSMA/CD 메커니즘의 필요성을 상당 부분 없앴다. 풀-듀플렉스 이더넷에서는 데이터 송신과 수신이 동시에 독립된 채널을 통해 이루어지므로 물리적 충돌이 발생할 수 없다. 결과적으로, 충돌 감지를 위한 반송파 감지나 충돌 후의 백오프 알고리즘이 불필요해졌다. 이는 네트워크 대역폭을 100% 활용할 수 있게 하고, 전송 지연을 줄이는 효과를 가져왔다.

이러한 기술 발전으로 인해, 현대의 유선 LAN 환경에서는 전통적인 의미의 '충돌'이 거의 발생하지 않는다. 충돌 회피는 주로 무선 네트워크 영역의 핵심 과제로 남게 되었다. 아래 표는 기술 변화에 따른 충돌 관리 방식의 전환을 보여준다.

따라서, 현대 네트워크 설계에서는 충돌보다는 콘젠션(혼잡) 관리에 더 초점을 맞춘다. 스위치의 버퍼 관리, QoS(서비스 품질) 정책, 흐름 제어 등이 네트워크 성능을 보장하는 주요 메커니즘이 되었다.

무선 메시 네트워크는 다수의 노드가 서로 애드혹 방식으로 연결되어 다중 홉 통신을 지원하는 구조이다. 이러한 환경에서는 기존의 CSMA/CA 방식이 효율적이지 않을 수 있다. 노드 간의 숨은 터미널 문제와 노출된 터미널 문제가 빈번히 발생하며, 다중 홉 경로로 인해 충돌 가능성이 기하급수적으로 증가하기 때문이다. 이를 해결하기 위해 시간 동기화 기반의 TDMA 스케줄링을 메시 네트워크에 적용하거나, 충돌을 사전에 방지하는 예약 기반의 매체 접근 제어 프로토콜이 연구되고 적용된다.

사물인터넷 환경은 수백, 수천 개의 저전력 장치가 저속으로 간헐적인 데이터를 전송하는 특징을 가진다. 이는 대량의 장치가 동시에 접속을 시도할 때 네트워크 정체와 충돌을 유발할 수 있다. 따라서 IoT 프로토콜인 로라WAN이나 지그비는 경쟁 기반 접근을 최소화하는 방식을 채택한다. 예를 들어, 로라WAN은 ALOHA 프로토콜의 변형인 Pure ALOHA 방식에 가깝게 동작하지만, 매우 낮은 데이터 전송률과 긴 전송 시간으로 충돌 확률을 낮추고, 장치의 전송 시간을 무작위로 분산시키는 방법을 사용한다.

이러한 새로운 접근법의 공통 목표는 에너지 효율성을 유지하면서 네트워크의 전체적인 처리량을 높이고, 확장 가능한 충돌 회피 메커니즘을 제공하는 것이다. 전통적인 유선 네트워크의 접근 방식과는 달리, 무선 환경의 제약 조건을 고려하여 매체 접근을 조정하거나, 충돌 자체를 허용하지만 그 영향을 최소화하는 설계 철학이 반영되었다.