Carrier-sense multipel åtkomst med kollisionsundvikande

Bärvågsavkänning av multipelåtkomst med kollisionsundvikande ( CSMA/CA ) i datornätverk , är en nätverksmetod för multipelåtkomst där bärvågsavkänning används, men noder försöker undvika kollisioner genom att börja sända först efter att kanalen har känts av att vara "tom". . När de sänder, sänder noder sina paketdata i sin helhet.

Det är särskilt viktigt för trådlösa nätverk, där alternativet med kollisionsdetektering CSMA/CD , inte är möjligt på grund av att trådlösa sändare avkänner (stänger av) sina mottagare under paketöverföring.

CSMA/CA är opålitligt på grund av problemet med dolda noder .

CSMA/CA är ett protokoll som fungerar i datalänkslagret (Layer 2) i OSI-modellen .

Förenklad algoritm för CSMA/CA

Detaljer

CSMA -metodens prestanda genom att försöka dela kanalen något lika mellan alla sändande noder inom kollisionsdomänen.

  1. Carrier Sense : före sändning lyssnar en nod först på det delade mediet (som att lyssna efter trådlösa signaler i ett trådlöst nätverk) för att avgöra om en annan nod sänder eller inte. Observera att problemet med den dolda noden innebär att en annan nod kan sända som inte upptäcks i detta skede.
  2. Kollisionsundvikande : om en annan nod hördes väntar vi en tid (vanligtvis slumpmässigt) på att noden slutar sända innan vi lyssnar igen efter en ledig kommunikationskanal.
  • Request to Send/Clear to Send ( RTS/CTS) kan valfritt användas vid denna tidpunkt för att förmedla åtkomst till det delade mediet. Detta underlättar till viss del problemet med dolda noder eftersom till exempel i ett trådlöst nätverk, accesspunkten bara utfärdar en Clear to Send till en nod i taget. Emellertid implementerar trådlösa 802.11 -implementeringar vanligtvis inte RTS/CTS för alla överföringar; de kan stänga av den helt, eller åtminstone inte använda den för små paket (overheaden för RTS, CTS och överföring är för stor för små dataöverföringar).
  • Sändning : om mediet identifierades som klart eller om noden tog emot en CTS för att uttryckligen indikera att den kan skicka, skickar den ramen i sin helhet. Till skillnad från CSMA/CD är det mycket utmanande för en trådlös nod att lyssna samtidigt som den sänder (dess överföring kommer att försvaga alla försök att lyssna). För att fortsätta med det trådlösa exemplet, väntar noden på mottagandet av ett bekräftelsepaket från åtkomstpunkten för att indikera att paketet togs emot och kontrollerades korrekt. Om en sådan bekräftelse inte kommer fram i tid, antar den att paketet kolliderade med någon annan överföring, vilket får noden att gå in i en period av binär exponentiell backoff innan försök att återsända.

Även om CSMA/CA har använts i en mängd olika trådbundna kommunikationssystem, är det särskilt fördelaktigt i ett trådlöst LAN på grund av ett vanligt problem med att flera stationer kan se åtkomstpunkten, men inte varandra. Detta beror på skillnader i sändningseffekt och mottagningskänslighet, såväl som avstånd och plats i förhållande till AP. Detta gör att en station inte kan "höra" en annan stations sändning. Detta är det så kallade problemet med " dold nod " eller "dold station". Enheter som använder 802.11 -baserade standarder kan dra nytta av fördelarna med att undvika kollisioner (RTS/CTS-handskakning, även punktkoordinationsfunktion ), även om de inte gör det som standard. Som standard använder de en bärvågsavkänningsmekanism som kallas "exponentiell backoff" (eller distribuerad koordinationsfunktion ), som är beroende av att en station försöker "lyssna" efter en annan stations sändning innan den sänder. CA eller PCF förlitar sig på att AP (eller "mottagaren" för ad hoc-nätverk) ger en station exklusiv rätt att sända under en given tidsperiod efter att ha begärt det (Request to Send / Clear to Send).

CSMA-CA kräver en bestämning av huruvida en kanal är "ledig", även när inkompatibla standarder och överlappande överföringsfrekvenser används. Enligt standarderna, för 802.11/Wi-Fi-sändare på samma kanal, måste sändare turas om att sända om de kan upptäcka varandra även 3 dB över brusgolvet (det termiska brusgolvet är runt -101 dBm för 20 MHz-kanaler) . Å andra sidan kommer sändare att ignorera sändare med inkompatibla standarder eller på överlappande kanaler om den mottagna signalstyrkan från dem är under ett tröskelvärde P th som, för icke Wi-Fi 6- system, är mellan -76 och -80 dBm.

IEEE 802.11 RTS/CTS Exchange

CSMA/CA kan valfritt kompletteras med utbyte av ett Request to Send (RTS)-paket skickat av avsändaren S, och ett Clear to Send (CTS)-paket skickat av den avsedda mottagaren R. På så sätt varnar alla noder inom avsändarens räckvidd , mottagare eller båda, för att inte sända under hela huvudsändningen. Detta är känt som IEEE 802.11 RTS/CTS -växeln. Implementering av RTS/CTS hjälper till att delvis lösa det dolda nodproblem som ofta finns i trådlösa nätverk.

Prestanda

CSMA/CA-prestanda baseras till stor del på moduleringstekniken som används för att överföra data mellan noder. Studier visar att under ideala utbredningsförhållanden (simuleringar) direktsekvensspridningsspektrum (DSSS) den högsta genomströmningen för alla noder i ett nätverk när de används i kombination med CSMA/CA och IEEE 802.11 RTS/CTS-växeln under lätta nätverksbelastningsförhållanden. . Frequency hopping spread spectrum (FHSS) följer långt efter DSSS när det gäller genomströmning med en större genomströmning när nätverksbelastningen blir avsevärt tung. Emellertid är genomströmningen i allmänhet densamma under verkliga förhållanden på grund av radioutbredningsfaktorer.

Användande

Se även

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Carrier-sense_multiple_access_with_collision_avoidance&oldid=1141829334 "