CSMA/CA — Wi-Fi Havayı Nasıl Paylaşır?

Neden çarpışma önleme?

Kablolu Ethernet'in ilk dönemlerinde cihazlar çarpışmayı algılayıp yeniden deniyordu (CSMA/CD). Kablosuzda bu mümkün değildir: bir radyo yayın yaparken kendi güçlü sinyali yüzünden başka bir sinyali duyamaz. Bu yüzden 802.11, çarpışmayı algılamak yerine önlemeye çalışır: konuşmadan önce dinle, kanal boşsa rastgele bir süre bekle, sonra gönder ve onay (ACK) bekle. ACK gelmezse çerçevenin kaybolduğu varsayılır ve yeniden iletilir.

Bu yaklaşımın sonucu önemlidir: Wi-Fi'da her cihaz, aynı kanaldaki diğer tüm cihazlarla — kendi ağından olsun olmasın — yayın süresi için yarışır. Bir kanalın kapasitesi bu yüzden radyonun teorik hızından çok, yarışmanın ne kadar verimli işlediğine bağlıdır.

Fiziksel ve sanal taşıyıcı algılama

Fiziksel taşıyıcı algılama (CCA) iki eşikle çalışır. Sinyal algılama: radyo geçerli bir Wi-Fi preambülü duyarsa, yaklaşık -82 dBm gibi düşük seviyelerde bile kanalı meşgul sayar. Enerji algılama: Wi-Fi olmayan enerji için eşik çok daha yüksektir, yaklaşık -62 dBm. Bu yüzden zayıf bir komşu Wi-Fi ağı bile sizi susturabilir; buna ortak kanal girişimi (CCI) denir.

Sanal taşıyıcı algılama ise NAV (Network Allocation Vector) ile yapılır. Her 802.11 çerçevesinin Duration alanı, değişimin ne kadar süreceğini bildirir; bu alanı duyan tüm cihazlar zamanlayıcılarını kurar ve o süre boyunca kanalı dinlemeden meşgul kabul eder. RTS/CTS mekanizması da NAV'ı kullanarak gizli düğüm problemini hafifletir.

Aralık süreleri ve geri çekilme

Kanal boşaldıktan sonra cihazlar hemen konuşmaz. ACK gibi bir değişimin parçası olan çerçeveler en kısa aralıktan, SIFS'ten (5 GHz'te 16 µs) sonra gönderilir; böylece süren bir değişim bölünmez. Yeni bir iletim başlatmak isteyen cihaz ise daha uzun bir aralık — WMM ile erişim kategorisine göre değişen AIFS — bekler ve ardından çekişme penceresinden (CW) rastgele seçtiği sayıda slot (9 µs) geri sayar.

Geri sayım sırasında kanal meşgul olursa sayaç durur ve kanal tekrar boşalınca kaldığı yerden devam eder. İletim başarısız olursa çekişme penceresi ikiye katlanır (üstel geri çekilme), böylece yoğun kanalda çarpışma olasılığı azalır — ama bekleme süresi artar. Ses trafiği küçük CW ve kısa AIFS ile öne geçer; arka plan trafiği ise geniş pencerelerle geride kalır.

Sahada ne anlama geliyor?

CSMA/CA'nın maliyeti, her çerçeveye eklenen beklemeler, preambüller ve ACK'lerdir. Küçük çerçevelerde bu ek yük gerçek veriden fazla olabilir; bu yüzden 802.11n'den itibaren çerçeve birleştirme (A-MPDU) ile birçok çerçeve tek bir çekişmeyle gönderilir. Wi-Fi 6'nın OFDMA'sı ise bir adım öteye geçer: AP tek bir iletimde birden fazla istemciye hizmet vererek çekişme sayısını azaltır.

Tasarım tarafında CSMA/CA'nın dersleri nettir: aynı kanalı duyan AP sayısını azaltın, gereksiz SSID'lerden kaçının (her SSID kendi beacon'larını yayınlar), düşük veri hızlarını kapatın ve yoğun ortamlarda verici gücünü düşük tutun. Her biri, aynı kanalda yarışan cihaz ve çerçeve sayısını azaltır.

• SSID sayısını 3-4 ile sınırlayın
• CCI'yı azaltmak için güç ve kanal planı
• Eski veri hızlarını kapatın
• WMM'i her zaman etkin tutun

F2'nin bakış açısı

F2 mühendisleri bir ağın 'neden yavaş' olduğunu açıklarken çoğu zaman CSMA/CA'ya döner: kanal kullanımı yüksek, ama verim düşükse, hava kimin tarafından ve hangi çerçevelerle harcanıyor? Kanal kullanım istatistikleri, paket yakalama ve tasarım kurallarıyla bu sorunun yanıtı bulunur ve doğrudan yapılandırma değişikliğine dönüştürülür.