Accès multiple Carrier-sense avec évitement des collisions - Carrier-sense multiple access with collision avoidance

L'accès multiple par détection de porteuse avec évitement de collision ( CSMA / CA ) dans les réseaux informatiques est une méthode d'accès multiple au réseau dans laquelle la détection de porteuse est utilisée, mais les nœuds tentent d'éviter les collisions en commençant la transmission seulement après que le canal est détecté comme étant "inactif" . Lorsqu'ils transmettent, les nœuds transmettent leurs données de paquets dans leur intégralité.

Cela est particulièrement important pour les réseaux sans fil, où la détection de collision de l'alternative CSMA / CD n'est pas possible en raison des émetteurs sans fil désensibilisant leurs récepteurs pendant la transmission de paquets.

CSMA / CA n'est pas fiable en raison du problème de nœud caché .

CSMA / CA est un protocole qui fonctionne dans la couche liaison de données (couche 2) du modèle OSI .

Algorithme simplifié de CSMA / CA

Détails

L'évitement de collision est utilisé pour améliorer les performances de la méthode CSMA en essayant de diviser le canal de manière quelque peu égale entre tous les nœuds de transmission dans le domaine de collision.

  1. Carrier Sense : avant la transmission, un nœud écoute d'abord le support partagé (tel que l'écoute de signaux sans fil dans un réseau sans fil) pour déterminer si un autre nœud transmet ou non. Notez que le problème du nœud caché signifie qu'un autre nœud peut être en train de transmettre, ce qui n'est pas détecté à ce stade.
  2. Évitement de collision : si un autre nœud est entendu, nous attendons pendant un certain temps (généralement aléatoire) que le nœud cesse de transmettre avant d'écouter à nouveau un canal de communication gratuit.
  • La demande d'envoi / d'effacement de l'envoi (RTS / CTS) peut éventuellement être utilisée à ce stade pour médier l'accès au support partagé. Cela permet d'atténuer le problème des nœuds cachés car, par exemple, dans un réseau sans fil, le point d'accès n'émet une autorisation d'envoi qu'à un nœud à la fois. Cependant, les implémentations sans fil 802.11 n'implémentent généralement pas RTS / CTS pour toutes les transmissions; ils peuvent l'éteindre complètement, ou du moins ne pas l'utiliser pour les petits paquets (la surcharge de RTS, CTS et de transmission est trop importante pour les petits transferts de données).
  • Transmission : si le support a été identifié comme étant clair ou si le nœud a reçu un CTS pour indiquer explicitement qu'il peut envoyer, il envoie la trame dans son intégralité. Contrairement à CSMA / CD , il est très difficile pour un nœud sans fil d'écouter en même temps qu'il transmet (sa transmission éclipsera toute tentative d'écoute). Poursuivant l'exemple sans fil, le nœud attend la réception d'un paquet d'accusé de réception du point d'accès pour indiquer que le paquet a été reçu et correctement totalisé. Si un tel accusé de réception n'arrive pas à temps, il suppose que le paquet est entré en collision avec une autre transmission, amenant le nœud à entrer dans une période de retard exponentiel binaire avant de tenter de retransmettre.

Bien que CSMA / CA ait été utilisé dans une variété de systèmes de communication filaire, il est particulièrement avantageux dans un LAN sans fil en raison d'un problème courant de plusieurs stations pouvant voir le point d'accès, mais pas les unes les autres. Cela est dû aux différences de puissance d'émission et de sensibilité de réception, ainsi qu'à la distance et à l'emplacement par rapport au point d'accès. Une station ne pourra pas «entendre» l'émission d'une autre station. C'est ce qu'on appelle le problème du « nœud caché » ou de la «station cachée». Les appareils utilisant les normes 802.11 peuvent bénéficier des avantages de l'évitement des collisions (prise de contact RTS / CTS, également fonction de coordination de points ), bien qu'ils ne le fassent pas par défaut. Par défaut, ils utilisent un mécanisme de détection de porteuse appelé «retard exponentiel», ou ( fonction de coordination distribuée ) qui repose sur une station essayant «d'écouter» l'émission d'une autre station avant l'envoi. CA, ou PCF, s'appuie sur l'AP (ou le «récepteur» pour les réseaux Ad hoc) accordant à une station le droit exclusif de transmettre pendant une période donnée après la demande (Request to Send / Clear to Send).

CSMA-CA exige une détermination du fait qu'un canal est «inactif», même lorsque des normes incompatibles et des fréquences de transmission se chevauchant sont utilisées. Selon les normes, pour les émetteurs 802.11 / Wi-Fi sur le même canal, les émetteurs doivent se relayer pour transmettre s'ils peuvent se détecter même 3 dB au-dessus du plancher de bruit (le plancher de bruit thermique est d'environ -101 dBm pour les canaux de 20 MHz) . D'autre part, les émetteurs ignoreront les émetteurs avec des normes incompatibles ou sur des canaux se chevauchant si la force du signal reçu d'eux est inférieur à un seuil P th qui, pour les systèmes non Wi-Fi 6 , est compris entre -76 et -80 dBm.

Échange IEEE 802.11 RTS / CTS

CSMA / CA peut éventuellement être complété par l'échange d'un paquet Request to Send (RTS) envoyé par l'expéditeur S et d'un paquet Clear to Send (CTS) envoyé par le destinataire prévu R. Alerter ainsi tous les nœuds à portée de l'expéditeur , récepteur ou les deux, pour ne pas émettre pendant la durée de la transmission principale. Ceci est connu sous le nom d' échange IEEE 802.11 RTS / CTS . La mise en œuvre de RTS / CTS aide à résoudre partiellement le problème des nœuds cachés que l'on trouve souvent dans les réseaux sans fil.

Performance

Les performances CSMA / CA sont largement basées sur la technique de modulation utilisée pour transmettre les données entre les nœuds. Des études montrent que dans des conditions de propagation idéales (simulations), le spectre étalé à séquence directe (DSSS) fournit le débit le plus élevé pour tous les nœuds d'un réseau lorsqu'il est utilisé en conjonction avec CSMA / CA et l'échange IEEE 802.11 RTS / CTS dans des conditions de charge de réseau légère. . Le spectre étalé à sauts de fréquence (FHSS) suit de loin le DSSS en ce qui concerne le débit avec un débit plus élevé une fois que la charge du réseau devient substantiellement lourde. Cependant, le débit est généralement le même dans des conditions réelles en raison des facteurs de propagation radio.

Usage

Voir également

Les références

Liens externes