Компьютерлік желілерде қақтығыстан сақтанумен бірге арнаны сезіп көптеген қол жеткізу әдісі
Carrier-sense multiple access with collision avoidance
CSMA/CA: Компьютерлік желілердегі қақтығыстарды болдырмау әдісі. Сымсыз желілер үшін маңызды, арнаны тексеру және толық пакет жіберуді қамтиды. Жасырын түйін мәселесі бар.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Компьютерлік желіде көп қатынау әдісі
Computer network multiple access method
Компьютерлік желілерде тасымалдағышты сезіктендіру және соқтығысудан сақтану (CSMA/CA) – бұл желіде көп қатынау әдісі, онда тасымалдағышты сезіктендіру қолданылады, бірақ түйіндер арна "бос" екенін анықтағаннан кейін ғана дерек беруді бастау арқылы соқтығысудан аулақ болуға тырысады. Дерек жіберген кезде түйіндер өздерінің пакет деректерін толығымен жібереді. Бұл әсіресе сымсыз желілер үшін маңызды, себебі сымсыз хабар таратушылар пакеттерді жіберу кезінде қабылдағыштарын өшіруге (десенсибилизациялауға) мәжбүр болғандықтан, соқтығысуды анықтау мүмкіндігі бар CSMA/CD баламасы қолданылмайды. CSMA/CA жасырын түйін мәселесіне байланысты сенімді емес. CSMA/CA – дерек байланысы қабатында жұмыс істейтін протокол.
Carrier sense multiple access with collision avoidance (CSMA/CA) in computer networking, is a network multiple access method in which carrier sensing is used, but nodes attempt to avoid collisions by beginning transmission only after the channel is sensed to be "idle". When they do transmit, nodes transmit their packet data in its entirety. It is particularly important for wireless networks, where the alternative with collision detection CSMA/CD, is not possible due to wireless transmitters desensing (turning off) their receivers during packet transmission. CSMA/CA is unreliable due to the hidden node problem. CSMA/CA is a protocol that operates in the data link layer.
Егжей-тегжейлер
Соқтығысуды болдырмау CSMA әдісінің тиімділігін арттыру үшін, соқтығысу аймағындағы барлық таратушы түйіндер арасында каналды шамамен тең бөлуге тырысу арқылы жүзеге асырылады. Тасымалдаушы сезімі: тарату алдында түйін алдымен ортақ ортаны тыңдайды (мысалы, сымсыз желіде сымсыз сигналдарды тыңдау) басқа түйіннің тарату жасап жатыр ма, жоқ па, анықтау үшін. Алайда, жасырын түйін мәселесі осы кезеңде анықталмайтын басқа түйіннің тарату жасауы мүмкін екенін білдіреді. Соқтығысудан аулақ болу: егер басқа түйіннің сигналы естілсе, оның таратуын тоқтатуын күтеміз (әдетте кездейсоқ уақыт аралығында), содан кейін бос байланыс арнасын тыңдаймыз. Осы кезде ортақ ортаға қол жеткізуді реттеу үшін «Таратуға сұрау/Таратуға рұқсат» (RTS/CTS) механизмін қосымша қолдануға болады. Бұл жасырын түйін мәселесін азайтуға көмектеседі, мысалы, сымсыз желіде Access Point бір уақытта тек бір түйінге таратуға рұқсат береді. Дегенмен, 802.11 сымсыз жүйелері әдетте барлық таратулар үшін RTS/CTS-ті қолданбайды; олар оны толығымен өшіре алады немесе кемінде кішкентай пакеттер үшін пайдаланбайды (RTS, CTS және таратудың қосымша шығындары шағын деректерді жіберу үшін тым жоғары). Тарату: егер орта бос деп анықталса немесе түйін CTS арқылы таратуға болатынын нақты білдірсе, кадрды толығымен жібереді. CSMA/CD-ден айырмашылығы, сымсыз түйіннің тарату кезінде тыңдауы өте қиын (оның таратуы тыңдау әрекетінен әлдеқайда күшті болады). Мысалды жалғастыратын болсақ, түйін пакеттің дұрыс қабылданғанын және тексеру сомасының дұрыс екенін көрсету үшін Access Point-тен растау пакетін күтеді. Егер мұндай растау уақытылы келмесе, пакет басқа таратумен соқтығысқан деп есептейді, бұл түйіннің қайта таратуға тырысу алдында екілік экспоненциалды кері санау кезеңіне кіруіне себеп болады. CSMA/CA әртүрлі сымды байланыс жүйелерінде қолданылғанмен, сымсыз LAN-да, бірнеше станциялардың Access Point-ті көре алатын, бірақ бір-бірін көре алмайтын жиі кездесетін мәселесіне байланысты ерекше пайдалы. Бұл тарату қуаты мен қабылдау сезімталдығының, сондай-ақ AP-ге қатысты қашықтық пен орналасудың айырмашылығына байланысты. Бұл станцияның басқа станцияның хабарларын «естуіне» кедергі келтіреді. Бұл «жасырын түйін» немесе «жасырын станция» мәселесі деп аталады. 802.11 стандартына негізделген құрылғылар соқтығысуды болдырмаудың артықшылықтарын (RTS/CTS қолдаушылығы, сондай-ақ нүктелік координация функциясы) пайдалана алады, бірақ олар бұл мүмкіндікті әдепкі бойынша қоспайды. Әдепкі бойынша олар экспоненциалды кері санау (немесе таратылған координация функциясы) деп аталатын тасымалдаушыны сезіну механизмін қолданады, ол басқа станцияның хабарларын жіберу алдында «тыңдауға» тырысады. CA немесе PCF станцияға одан сұрағаннан кейін белгілі бір уақыт аралығында таратуға эксклюзивті құқық беру үшін AP (немесе Ad hoc желілері үшін «қабылдаушы») -ға сенеді (Таратуға сұрау/Таратуға рұқсат). CSMA CA арнаның «бос» екенін анықтауды талап етеді, тіпті егер үйлесімсіз стандарттар мен үстіңгі жақтан келетін тарату жиіліктері қолданылса да. Стандарттарға сәйкес, бір арнадағы 802.11/Wi-Fi таратушылары бір-бірін шу деңгейінен 3 дБ жоғары анықтаса, тарату үшін кезекпен жүруі керек (жылу шуының төменгі деңгейі 20 МГц арналар үшін шамамен 101 дБм). Екінші жағынан, егер олардан алынған сигналдың күші Wi-Fi 6 емес жүйелер үшін 76 және 80 дБм арасындағы Pth шегінен төмен болса, таратушылар үйлесімсіз стандарттармен немесе жапсарлас арналардағы таратушыларды елемейді.
Collision avoidance is used to improve the performance of the CSMA method by attempting to divide the channel somewhat equally among all transmitting nodes within the collision domain. Carrier Sense: prior to transmitting, a node first listens to the shared medium (such as listening for wireless signals in a wireless network) to determine whether another node is transmitting or not. Note that the hidden node problem means another node may be transmitting which goes undetected at this stage. Collision Avoidance: if another node was heard, we wait for a period of time (usually random) for the node to stop transmitting before listening again for a free communications channel. Request to Send/Clear to Send (RTS/CTS) may optionally be used at this point to mediate access to the shared medium. This goes some way to alleviating the problem of hidden nodes because, for instance, in a wireless network, the Access Point only issues a Clear to Send to one node at a time. However, wireless 802.11 implementations do not typically implement RTS/CTS for all transmissions; they may turn it off completely, or at least not use it for small packets (the overhead of RTS, CTS and transmission is too great for small data transfers). Transmission: if the medium was identified as being clear or the node received a CTS to explicitly indicate it can send, it sends the frame in its entirety. Unlike CSMA/CD, it is very challenging for a wireless node to listen at the same time as it transmits (its transmission will dwarf any attempt to listen). Continuing the wireless example, the node awaits receipt of an acknowledgement packet from the Access Point to indicate the packet was received and checksummed correctly. If such acknowledgement does not arrive in a timely manner, it assumes the packet collided with some other transmission, causing the node to enter a period of binary exponential backoff prior to attempting to re transmit. Although CSMA/CA has been used in a variety of wired communication systems, it is particularly beneficial in a wireless LAN due to a common problem of multiple stations being able to see the Access Point, but not each other. This is due to differences in transmit power, and receive sensitivity, as well as distance, and location with respect to the AP. This will cause a station to not be able to 'hear' another station's broadcast. This is the so called 'hidden node', or 'hidden station' problem. Devices utilizing 802.11 based standards can enjoy the benefits of collision avoidance (RTS / CTS handshake, also Point coordination function), although they do not do so by default. By default they use a Carrier sensing mechanism called exponential backoff (or Distributed coordination function), that relies upon a station attempting to 'listen' for another station's broadcast before sending. CA, or PCF relies upon the AP (or the 'receiver' for Ad hoc networks) granting a station the exclusive right to transmit for a given period of time after requesting it (Request to Send / Clear to Send). CSMA CA requires a determination of whether a channel is 'idle', even when incompatible standards and overlapping transmission frequencies are used. Per the standards, for 802.11/Wi Fi transmitters on the same channel, transmitters must take turns to transmit if they can detect each other even 3 dB above the noise floor (the thermal noise floor is around 101 dBm for 20 MHz channels). On the other hand, transmitters will ignore transmitters with incompatible standards or on overlapping channels if the received signal strength from them is below a threshold Pth which, for non Wi Fi 6 systems, is between 76 and 80 dBm.
IEEE 802.11 RTS/CTS алмасу жүйесі
CSMA/CA жіберуші S жіберген Жіберу сұрау (RTS) және көзделіген қабылдаушы R жіберген Жіберуге рұқсат (CTS) пакеттерін алмасу арқылы қосымша толықтырылуы мүмкін. Осылайша жіберушінің, қабылдаушының немесе екеуінің де ішіндегі барлық түйіндер негізгі хабар алмасу барысында хабар жібермеуге ескертіледі. Бұл IEEE 802.11 RTS/CTS алмасуы деп аталады. RTS/CTS-ті іске қосу сымсыз желілерде жиі кездесетін жасырын түйін мәселесін ішінара шешуге көмектеседі.
CSMA/CA can optionally be supplemented by the exchange of a Request to Send (RTS) packet sent by the sender S, and a Clear to Send (CTS) packet sent by the intended receiver R. Thus alerting all nodes within range of the sender, receiver or both, to not transmit for the duration of the main transmission. This is known as the IEEE 802.11 RTS/CTS exchange. Implementation of RTS/CTS helps to partially solve the hidden node problem that is often found in wireless networking.
Өнер көрсету
CSMA/CA өнімділігі түйіндер арасында деректерді беруге қолданылатын модуляция техникасына көп көзді. Зерттеулер көрсеткендей, идеалды таралу жағдайында (модельдеу) тікелей тізбекті кең спектрлі модуляция (DSSS) CSMA/CA және IEEE 802.11 RTS/CTS алмасуымен бірге қолданылғанда, желідегі барлық түйіндер үшін ең жоғары өткізу қабілетін қамтамасыз етеді, егер желі жүктемесі төмен болса. Жиіліктік секірулі кең спектрлі модуляция (FHSS) DSSS-тен өткізу қабілеті жағынан айтарлықтай кем, бірақ желі жүктемесі күрт артқанда өткізу қабілеті жоғарылайды. Дегенмен, радио толқындар таралуының факторларына байланысты нақты жағдайларда өткізу қабілеті көбінесе бірдей болады.
CSMA/CA performance is based largely upon the modulation technique used to transmit the data between nodes. Studies show that under ideal propagation conditions (simulations), direct sequence spread spectrum (DSSS) provides the highest throughput for all nodes on a network when used in conjunction with CSMA/CA and the IEEE 802.11 RTS/CTS exchange under light network load conditions. Frequency hopping spread spectrum (FHSS) follows distantly behind DSSS with regard to throughput with a greater throughput once network load becomes substantially heavy. However, the throughput is generally the same under real world conditions due to radio propagation factors.