CSMA/CA: differenze tra le versioni

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In [[telecomunicazioni]] CSMA/CA (acronimo inglese di '''Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance''', ovvero '''Accesso Multiplo tramite Rilevamento della Portante con Evitamento delle Collisioni''') è un protocollo di [[accesso multiplo]] che utilizza il rilevamento della portante ma in cui i nodi tentano di evitare ''a priori'' il verificarsi di collisioni. Una volta iniziata, la trasmissione prosegue fino al termine del pacchetto.

In [[telecomunicazioni]] CSMA/CA (acronimo inglese di '''Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance''', ovvero '''accesso multiplo tramite rilevamento della portante che evita collisioni''') è un protocollo di [[accesso multiplo]] usato nelle reti locali [[wireless|senza fili]] come evoluzione del protocollo [[CSMA]] con ulteriori accorgimenti per ridurre le collisioni ed alternativo al più efficiente [[CSMA/CD]], che non può però essere usato nelle reti senza fili a causa della difficoltà di realizzazione di un apparato di ricetrasmissione che possa contemporaneamente trasmettere ed ascoltare sullo stesso [[canale (telecomunicazioni)|canale radio]], cioè alla stessa frequenza portante, eventuali altri [[pacchetto (reti)|pacchetti]] trasmessi da altre stazioni che genererebbero dunque collisioni: il segnale in trasmissione disturberebbe notevolmente il segnale in ricezione per semplice [[interferenza (telecomunicazioni)|interferenza]] vuoi anche per la forte [[attenuazione]] con cui quest'ultimo arriva al ricevitore. In sostanza il canale wireless è [[half-duplex]] con il sistema ricevente che in trasmissione è disabilitato da quello trasmittente e viceversa tramite un [[duplexer]]. L'algoritmo CSMA/CA è comunemente adottato come algoritmo di accesso multiplo, secondo varianti implementative differenti, negli standard [[IEEE 802.11]] e [[IEEE 802.15.4]].

È di particolare importanza nei casi in cui il rilevamento delle collisioni non è realizzabile (o la cui eventuale realizzazione non sarebbe affidabile), come avviene in pratica nel campo delle [[Reti wireless|reti senza fili.]] Infatti, oltre all'esistenza del [[Problema del terminale nascosto|problema dei nodi nascosti]], il ricevitore radio di un nodo in una rete senza fili non può rilevare in modo affidabile eventuali trasmissioni provenienti da altri nodi mentre il relativo trasmettitore è attivo.

Il protocollo CSMA/CA è comunemente adottato come algoritmo di accesso multiplo, secondo varianti implementative differenti, negli standard [[IEEE 802.11]] e [[IEEE 802.15.4]].

==Il CSMA/CA nello standard IEEE 802.11==

Nel momento in cui una stazione vuole tentare una trasmissione, essa ascolta il canale (''Listen-before-Transmit''). Se il canale risulta libero (''idle'') la stazione attende per un certo lasso di tempo identificato come DIFS (''Distribuited Inter Frame Space'') trascorso il quale, se il canale continua ad essere libero, la stazione inizia la trasmissione del pacchetto. A trasmissione completata il nodo di trasmissione attende per un tempo detto SIFS (''Short Inter Frame Space,'' di durata inferiore al DIFS) la ricezione di un [[Acknowledgment|ACK]] che conferma dell'avvenuta ricezione da parte della stazione ricevente.

Per i motivi suddetti, dato che i sistemi wireless non possono rilevare eventuali collisioni durante la propria trasmissione, le collisioni dovranno essere in qualche modo e il più possibile evitate, da cui appunto il nome ''Collision Avoidance''.

Per ottenere ciò, nel momento in cui una stazione vuole tentare una trasmissione ascolta semplicemente il canale (''Listen-before-Transmit''). Se il canale risulta libero (''idle'') attende per un certo lasso di tempo (DIFS ''Distribuited Inter Frame Space''). Se il canale continua ad essere libero la stazione trasmette il pacchetto e successivamente attende un tempo SIFS (''Short Inter Frame Space'') di durata inferiore al DIFS per la ricezione di un [[Acknowledgment|ACK]] di conferma dell'avvenuta ricezione del [[pacchetto (reti)|pacchetto]] da parte della stazione ricevente. In tutto questo periodo di tempo le altre stazioni, trovando il canale occupato, non potranno trasmettere, evitando così di trasmettere e produrre collisioni (se l'ACK non può essere rilevato da una [[terminale nascosto|stazione nascosta]], per evitare il rischio di trasmissione e quindi di collisione sull'ACK da parte di questa è possibile implementare un meccanismo di attesa da parte della stazione per un tempo almeno pari alla somma del SIFS e dell'ACK). Se il canale invece è occupato in trasmissione oppure ci sono state altre prenotazioni da parte di altre stazioni, la stazione attiva un timer di durata casuale (detto tempo di ''backoff'') che viene decrementato solo durante i periodi di inattività del canale e "congelato" (''freezed backoff'') durante i restanti periodi di trasmissione sul canale da parte di tutte le altre stazioni. Quando il timer arriva a zero la stazione fa un altro tentativo di trasmissione. Tale tipologia di accesso è detto ''Accesso Base''.

Durante la trasmissione e lo SIFS le altre stazioni, trovando il canale occupato, non avvieranno trasmissioni, evitando in tal modo collisioni (la durata del SIFS inferiore a quella del DIFS assicura che nessuna stazione inizi a trasmettere prima della ricezione dell'eventuale ACK).

Qualora, invece, la stazione trasmittente rilevi il canale occupato oppure si siano verificate delle prenotazioni da parte di altre stazioni, la stazione attende per una durata casuale (detto tempo di ''backoff'') che il canale si liberi. Questa attesa è implementata per mezzo di un ''timer'' che viene decrementato solo durante i periodi di inattività del canale, mentre viene invece congelato (''freezed backoff'') durante i restanti periodi di trasmissione sul canale da parte di altre stazioni. Quando il timer raggiunge lo zero la stazione effettua un nuovo tentativo di trasmissione: questa tipologia di accesso è detta ''Accesso Base''.

===Intervallo di back-off===