CSMA-CA - appunti presi dalla spiegazione delle slide dal prof a lezione PDF

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Lan wireless Le reti locali wireless presentano diversi vantaggi rispetto alle reti cablate in quanto oltre a permettere la mobilità sono notevolmente convenienti dal punto di vista economico. Trattandosi di reti con accesso a canale comune è necessario un protocollo di tipo MAC. Nell’ambito dello standard 802.11 il protocollo usato a livello MAC è il CSMA/CA(carrier sensing multiple access with collision avoidance). Mentre il CSMA/CD non esclude il verificarsi di eventuali collisioni l’obbiettivo del CSMA/CA è quello di evitare proprio le collisioni e quindi eventuali ritrasmissioni. Funzionamento: ogni stazione prima di trasmettere fa in carrier sensing cioè ascolta il canale per verificare se qualcun altro sta trasmettendo dopo aver verificato che il canale non è più occupato tutte le stazioni pur avendo il mezzo a disposizione non trasmettono immediatamente ma fanno trascorrere un piccolo intervallo di tempo di lunghezza fissa detto DIFS(distributed InterFrame slot) una volta trascorso questo intervallo la stazione che aveva trasmesso per ultima avvia una sorta di finestra a contesa (contention window) durante la quale essa si inibisce mentre ogniuna delle altre stazioni che intende trasmettere adotta un algoritmo di back off essondo i tempi di back off variabili in modo casuale una stazione in attesa vedrà scadere prima il proprio tempo di back off per cui comincerà a trasmettere la propria trama le altre stazioni invece fin quanto non scade il loro tempo di backoff rimangono permangono nello stato di sensing rilevano che il canale è nuovamente impegnato e sospendono i loro periodo di back off senza azzerarlo però per farlo ripartire dopo il successivo DIFS un meccanismo di questo genere non evita con certezza le collisioni in quanto potrebbe capitare che i tempo di backoff possa essere uguali per due stazioni scaturendo la collisione quindi se il protocollo fosse quello descritto non eviterebbe del tutto le collisioni, per evitare con certezza il verificarsi di collisioni è necessario che quando una stazione vede terminare il proprio tempo di backoff anziche cominciare a trasmettere immediatamente la trama invia un messaggio di controllo chiamato RTS(request to send)con cu segnale alle altre stazioni la propria volonta di trasmettere in questo modo l’unica contesa può avvenire su questo messaggio. Ma in ambito wireless per evitare del tutto le collisioni bisogna risolvere anche il problema delle stazioni nascoste (hidden station). Supponiamo una situazioni con tre stazioni A,B,C; A può comunicare con B e C può comunicare con B ma A e C non si vedono cioè sono entrambe fuori dal campo di azione dell’altra supponiamo adesso che la stazione A effettua il carrier non rileva nessuna alcuna trasmissione da parte di B e quindi comincia a trasmettere, la stazione C a sua volta effettua il carrier sensing e non rilava alcuna trasmissione da parte di tutte le stazioni che stanno nel suo campo d’azione e anche essa inizia a trasmettere verso B quindi a B arrivano contemporaneamente i segnali di A e di C per cui si verifica un’interferenza. Questo problema può essere ulteriormente superato introducendo una sorta di handshake(stretta di mano) cioè quando la stazione A vuole trasmettere alla stazione B nella richesta di invio(RTS) dovrà indicare il destinatario e la durata della trama in questo modo la stazione B e tutte quelle che sono nel campo della stazione A capiranno che per un certo periodo dovranno inibire la propria trasmissione di conseguenza la stazione B risponde con un messaggio di controllo CTS(clear to send).

Se non si vuole che il CTS collida è necessario che B anticipi i tempi infatti una stazione che trasmette un CTS non aspetta un DIFS ma impegna subito il canale dopo un slot SIFS(short InterFrame Slot) più breve del DIFS in questo modo tutte le altre stazioni dopo la trasmissione del RST da parte di A dovendo aspettare almeno un tempo DIFS prima di iniziare a trasmettere troveranno il canale già impegnato dal CTS naturalmente anche la stazione A una volta ricevuto il CTS lascia trascorrere soltanto un SIFS prima di iniziare la trasmissione in pratica la minore durata del SIFS permette di dare priorità di trasmissione alle stazioni che sono già coinvolte in una richiesta di trasmissione. Quando il messaggio dati inviato dalla stazione trasmittente arriva alla stazione ricevente quest’ultima risponderà con un AKC la mancata ricezione dell ACK da parte della stazione trasmittente è l’unico modo che essa ha per capire se malgrado tutto ci sia stata una collisione o meno naturalmente anche il messaggio di ACK deve essere inviato dopo uno SIFS. Con questa procedura si inibisce la trasmissione sia delle stazioni che stanno sia nel campo di azione della stazione trasmittente sia delle stazioni che stanno nel campo di azione della stazione ricevente quindi tutte le stazioni che vedono arrivare il messaggio di controllo RTS-CTS si pongono in condizione di inibizione per fare queste esse attivano un contatore detto NAV(net allocation vector)il quale rappresenta un vettore decrescente che scandisce il tempo di allocazione della rete la lunghezza del periodo di NAV è determinata dalla lettura delle informazioni di controllo RTS-CTS. Quando ci sono trasmissioni di dati di lunghezza breve che richiedono un tempo di trasmissione minore del tempo che occorre per effettuare il meccanismo di RTS-CTS non conviene più utilizzare tale meccanismo che aggiunge overhead in questo caso c’è il rischio della collisione che verrà rilevato dalla mancata ricezione dell ACK, tipicamente anche per messaggi brevi dopo un certo periodo di tempo in cui si hanno continue ritrasmissioni si utilizza il meccanismo RTS-CTS...