충돌 방지 기능이 있는 캐리어 감지 다중 액세스

Carrier-sense multiple access with collision avoidance

컴퓨터 네트워킹에서 충돌 회피(CSMA/CA)를 이용한 통신사 감각 다중 접속은 통신사 감지를 이용하는 네트워크 다중 접속 방식이지만, 노드는 채널이 "유휴"로 감지된 후에야 전송을 시작하여 충돌을 피하려고 한다.[1][2] 노드가 전송하면 노드는 패킷 데이터를 전체적으로 전송한다.

특히 패킷 전송 중 수신기를 떨어뜨리는 무선 송신기로 인해 대체 CSMA/CD의 충돌 감지가 불가능한 무선 네트워크의 경우 중요하다.

숨겨진 노드 문제 때문에 CSMA/CA를 신뢰할 수 없다.[3][4]

CSMA/CA는 OSI 모델의 데이터 링크 계층(Layer 2)에서 동작하는 프로토콜이다.

CSMA/CA의 단순화된 알고리즘

세부 사항

충돌 회피는 충돌 영역 내의 모든 송신 노드에서 채널을 어느 정도 균등하게 분할하려고 시도함으로써 CSMA 방법의 성능을 향상시키기 위해 사용된다.

  1. 캐리어 센스: 전송에 앞서 노드는 먼저 공유 매체(무선 네트워크의 무선 신호 청취 등)에 귀를 기울여 다른 노드의 송신 여부를 판단한다. 숨겨진 노드 문제는 이 단계에서 감지되지 않는 다른 노드가 전송 중임을 의미한다는 점에 유의하십시오.
  2. 충돌 회피: 다른 노드가 들리면, 우리는 노드가 전송을 중지할 때까지 일정 시간(보통 무작위)을 기다렸다가 무료 통신 채널을 다시 청취한다.
  • 발송/삭제 요청(RTS/CTS)은 이 시점에서 공유 매체에 대한 액세스를 중재하기 위해 선택적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 무선 네트워크에서 액세스 포인트는 한 번에 한 노드로만 보내기 지우기를 발급하기 때문에 숨겨진 노드 문제를 완화할 수 있다. 그러나 무선 802.11 구현은 일반적으로 모든 전송에 대해 RTS/CTS를 구현하지 않으며, RTS/CTS를 완전히 끄거나 적어도 작은 패킷에는 사용하지 않을 수 있다(RTS, CTS 및 전송의 오버헤드가 작은 데이터 전송에 비해 너무 크다).
  • 전송: 매체가 명확한 것으로 확인되거나 노드가 CTS를 수신하여 보낼 수 있음을 명시적으로 표시하면 프레임 전체를 전송한다. CSMA/CD와 달리, 무선 노드가 송신과 동시에 듣는 것은 매우 어렵다(그 전송은 어떤 수신 시도도 어렵게 할 것이다). 무선 예를 계속하면서, 노드는 패킷이 수신되고 체크섬이 올바르게 되었음을 나타내기 위해 액세스 포인트로부터 승인 패킷의 수신을 기다린다. 그러한 승인이 적시에 도착하지 않으면 패킷이 일부 다른 전송과 충돌하여 노드가 재전송을 시도하기 전에 이진 지수 역방향으로 진입하는 것으로 가정한다.

CSMA/CA는 다양한 유선 통신 시스템에 사용되어 왔지만, 복수의 방송국이 접속 지점을 볼 수 있지만 서로는 볼 수 없는 공통적인 문제 때문에 무선 LAN에서는 특히 유익하다. 이는 AP에 관한 송신 전력과 수신 감도, 거리 및 위치의 차이 때문이다.[5] 이로 인해 방송국은 다른 방송국의 방송을 '히어'할 수 없게 된다. 이른바 '숨겨진 노드', 즉 '숨겨진 스테이션' 문제다. 802.11 기반 표준을 이용하는 기기는 기본적으로 그렇지 않지만 충돌 회피(RTS/CTS 핸드셰이크, 포인트 조정 기능)의 장점을 누릴 수 있다. 기본적으로 그들은 전송하기 전에 다른 방송국의 방송을 '듣기'를 시도하기 위해 방송국에 의존하는 '우수 백오프(exponential backoff)' 또는 (분산 조정 기능)라고 하는 캐리어 감지 메커니즘을 사용한다. CA 또는 PCF는 AP(또는 애드혹 네트워크의 '수신기')에 의존하여 방송국에 요청 후 일정 기간 동안 송신할 독점권을 부여한다(Request to Send(보낼 요청/보낼 삭제)).[6]

CSMA-CA는 호환되지 않는 표준과 중복된 전송 주파수를 사용하는 경우에도 채널이 '유휴'인지 여부를 결정해야 한다. 표준에 따르면, 동일한 채널의 802.11/Wi-Fi 송신기의 경우, 송신기는 소음층(열 소음층은 20 MHz 채널의 경우 -101 dBm 정도)에서 서로 감지할 수 있는 경우, 교대로 송신해야 한다.[7] 반면, 송신기는 수신된 신호 강도가 Wi-Fi 6 시스템이 아닌 경우 -76에서 -80dBm 사이인 임계값th P보다 낮으면 호환되지 않는 표준 또는 중복 채널에서 송신기를 무시한다.[8]

IEEE 802.11 RTS/CTS 교환

CSMA/CA는 송신자 S가 전송한 RTS(Request to Send) 패킷과 의도한 수신자 R이 전송한 Clear to Send(CTS) 패킷의 교환으로 선택적으로 보완할 수 있다. 따라서 송신기, 수신기 또는 둘 다 범위 내의 모든 노드에 주 전송 기간 동안 전송되지 않도록 경고한다. 이를 IEEE 802.11 RTS/CTS 교환이라고 한다. RTS/CTS의 구현은 무선 네트워킹에서 흔히 발견되는 숨겨진 노드 문제를 부분적으로 해결하는 데 도움이 된다.[9][10]

퍼포먼스

CSMA/CA 성능은 주로 노드 간 데이터 전송에 사용되는 변조 기법에 기초한다. 이상적인 전파 조건(시뮬레이션)에서 직접 시퀀스 확산 스펙트럼(DSSSS)은 경량 네트워크 부하 조건 하에서 CSMA/CA 및 IEEE 802.11 RTS/CTS 교환과 함께 사용할 때 네트워크의 모든 노드에 대해 가장 높은 처리량을 제공한다는 것이 연구 결과 밝혀졌다. 주파수 호핑 확산 스펙트럼(FHSS)은 네트워크 부하가 현저히 무거워지면 처리량이 더 큰 처리량과 관련하여 DSSS보다 훨씬 뒤떨어져 있다. 그러나, 처리량은 무선 전파 요인에 의한 현실 세계 조건에서는 일반적으로 동일하다.[4]

사용법

참고 항목

참조

  1. ^ "Federal Standard 1037C". Its.bldrdoc.gov. Retrieved 2012-09-09.
  2. ^ "American National Standard T1.523-2001, Telecom Glossary 2000". Atis.org. Archived from the original on 2008-03-02. Retrieved 2012-09-09.
  3. ^ "Study of different CSMA/CA IEEE 802.11-based implementations, Universitat Politècnica de Catalunya" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2012-03-06. Retrieved 2012-09-09.
  4. ^ a b Viral V. Kapadia; Sudarshan N. Patel; Rutvij H. Jhaveri (2010). "Comparative study of hidden node problem and solution using different techniques and protocols, Journal of Computing". arXiv:1003.4070 [cs.NI].
  5. ^ Kaixin Xu; Mario Gerla; Sang Bae. "How Effective is the IEEE 802.11 RTS/CTS Handshake in Ad Hoc Networks?" (PDF). UCLA. Retrieved 28 September 2012.
  6. ^ Park, Kihong. "Wireless Lecture Notes" (PDF). Purdue. Retrieved 28 September 2012.
  7. ^ "Channel Bonding in WiFi and Radio Frequency Physics Network Computing".
  8. ^ IEEE 802.11 WLAN에서 인접 채널 간섭의 영향 - Eduard Garcia Villegas; Elena Lopez-Aguilera; Rafael Vidal; Josep Paradells(2007)
  9. ^ 코머, 더글라스. (2009). 컴퓨터 네트워크 및 인터넷. Upper Saddle River, NJ: Pearson Education Inc. ISBN 0-13-504583-5.
  10. ^ "MIT Lecture - Communication Systems Engineering. Dr. Eytan Modiano" (PDF). Retrieved 2012-09-09.

외부 링크