El acceso múltiple con detección de portadora y prevención de colisiones ( CSMA/CA ) en redes informáticas es un método de acceso múltiple en red en el que se utiliza la detección de portadora , pero los nodos intentan evitar colisiones iniciando la transmisión solo después de que se detecta que el canal está "inactivo". [1] [2] Cuando transmiten, los nodos transmiten sus paquetes de datos en su totalidad.
Esto es particularmente importante para las redes inalámbricas, donde la alternativa con detección de colisiones CSMA/CD no es posible debido a que los transmisores inalámbricos desensibilizan (apagan) sus receptores durante la transmisión de paquetes.
CSMA/CA no es confiable debido al problema del nodo oculto . [3] [4]
CSMA/CA es un protocolo que opera en la capa de enlace de datos .
La prevención de colisiones se utiliza para mejorar el rendimiento del método CSMA al intentar dividir el canal de manera más o menos equitativa entre todos los nodos de transmisión dentro del dominio de colisión.
Aunque CSMA/CA se ha utilizado en una variedad de sistemas de comunicación por cable, es particularmente beneficioso en una LAN inalámbrica debido a un problema común de que varias estaciones pueden ver el punto de acceso, pero no entre sí. Esto se debe a las diferencias en la potencia de transmisión y la sensibilidad de recepción, así como a la distancia y la ubicación con respecto al AP. [5] Esto hará que una estación no pueda "escuchar" la transmisión de otra estación. Este es el llamado problema del " nodo oculto " o "estación oculta". [6] Los dispositivos que utilizan estándares basados en 802.11 pueden disfrutar de los beneficios de la prevención de colisiones (protocolo de enlace RTS / CTS, también función de coordinación de puntos ), aunque no lo hacen de forma predeterminada. De forma predeterminada, utilizan un mecanismo de detección de portadora llamado retroceso exponencial (o función de coordinación distribuida ), que se basa en que una estación intente "escuchar" la transmisión de otra estación antes de enviarla. CA, o PCF, depende de que el AP (o el "receptor" para redes ad hoc) conceda a una estación el derecho exclusivo de transmitir durante un período de tiempo determinado después de solicitarlo (Solicitud de envío/Autorización de envío). [7]
CSMA-CA requiere una determinación de si un canal está "inactivo", incluso cuando se utilizan estándares incompatibles y frecuencias de transmisión superpuestas. Según los estándares, para los transmisores 802.11/Wi-Fi en el mismo canal, los transmisores deben turnarse para transmitir si pueden detectarse entre sí incluso 3 dB por encima del nivel de ruido (el nivel de ruido térmico es de alrededor de -101 dBm para canales de 20 MHz). [8] Por otro lado, los transmisores ignorarán a los transmisores con estándares incompatibles o en canales superpuestos si la intensidad de la señal recibida de ellos está por debajo de un umbral P th que, para sistemas que no sean Wi-Fi 6 , está entre -76 y -80 dBm. [9]
El CSMA/CA puede complementarse opcionalmente con el intercambio de un paquete de solicitud de envío (RTS) enviado por el remitente S y un paquete de autorización de envío (CTS) enviado por el receptor previsto R. De esta manera, se alerta a todos los nodos dentro del alcance del remitente, el receptor o ambos para que no transmitan durante la transmisión principal. Esto se conoce como intercambio RTS/CTS IEEE 802.11 . La implementación de RTS/CTS ayuda a resolver parcialmente el problema de los nodos ocultos que se encuentra a menudo en las redes inalámbricas. [10] [11]
El rendimiento de CSMA/CA se basa en gran medida en la técnica de modulación utilizada para transmitir los datos entre nodos. Los estudios muestran que, en condiciones ideales de propagación (simulaciones), el espectro ensanchado por secuencia directa (DSSS) proporciona el mayor rendimiento para todos los nodos de una red cuando se utiliza junto con CSMA/CA y el intercambio IEEE 802.11 RTS/CTS en condiciones de carga de red ligera. El espectro ensanchado por salto de frecuencia (FHSS) sigue de lejos al DSSS en lo que respecta al rendimiento, con un rendimiento mayor una vez que la carga de la red se vuelve sustancialmente pesada. Sin embargo, el rendimiento es generalmente el mismo en condiciones del mundo real debido a factores de propagación de radio. [4]