Accès au média 802.11

Méthodes d’accès

Les deux méthodes les plus connues, dans le monde du réseau, sont « Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection » (CSMA/CD) et « Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance » (CSMA/CA). Dans la mesure où les réseaux Ethernet IEEE 802.3 ont la capacité de détecter les collisions, ils utilisent CSMA/CD. Les équipements, sur un réseau LAN sans fil, ne pouvant pas détecter les collisions, ils utilisent CSMA/CA comme méthode d’accès au média.

L’analyse de l’abréviation CSMA/CD permet de se faire une idée sur le fonctionnement de cette méthode :

  • Carrier Sense – Les équipements écoutent le média (dans ce cas, la porteuse du câble Ethernet) pour voir s’il est libre et qu’aucune information n’est transmise.
  • Multiple Access – Plusieurs équipement peuvent accéder le média en même temps.
  • Collision Detection – L’accès multiple implique que plusieurs stations peuvent émettre au même moment ce qui provoque une collision (donc une perte de données). Comme les stations écoutent aussi les collisions elles savent qu’elles doivent réémettre après avoir attendu pendant un délai aléatoire.

CSMA/CD est une méthode d’accès au média basée sur la contention qui ne permet qu’à un seul équipement de parler à la fois, ce qui explique la perte de débit.

Les LANs sans fil utilisent CSMA/CA pour partager le média.

  • Carrier Sense – Les équipements écoutent le média (dans ce cas, l’air).
  • Multiple Access – Plusieurs équipement peuvent accéder le média en même temps.
  • Collision Avoidance – Mécanisme d’esquive de collision basé sur un principe de négociation préalable et d’accusés de réception réciproques entre l’émetteur et le récepteur.

Comme les équipements de LAN sans fil n’ont aucune possibilité de détecter les collisions, CSMA/CA utilise des mécanismes pour tenter d’éviter les collisions. Ces mécanismes engendrent un overhead, mais le bénéfice est un meilleur débit de données parce que les collisions sont minimisées. L’overhead est lié au fait que les équipements utilisent des comptes à rebours les obligeant à attendre des périodes de temps avant de pouvoir transmettre à nouveau.

« Distributed Coordination Function » (DCF) est l’une des méthodes d’accès que les équipements LAN sans fil utilisent pour communiquer. Cette méthode d’accès utilise une période de contention pour les équipements qui souhaitent prendre la parole sur le réseau. Pour éviter les collisions, les équipements doivent :

  • Détecter l’énergie RF des transmissions des autres équipements qui transmettent, technique appelée « Clear Channel Assessment » (CCA)
  • Annoncer de combien de temps ils ont besoin pour permettre l’échange de trames en permettant aux autres stations de lire le champ de durée pour mettre à jour leur « Network Allocation Vector » (NAV)
  • Attendre une durée prédéterminée entre les trames, une technique appelée « interframe spacing »
  • Stopper et retenter si le média est occupé, une technique appelée « random backoff timer via the contention window »

La norme 802.11 définit deux autres méthodes d’accès au média pour le réseau sans fil. Le mode « Point Coordination Function » (PCF) est un mode sans contention qui fonctionne en sondant les stations et en leur donnant l’opportunité d’envoyer de l’information sans entrer en conflit avec d’autres équipements. Le mode PCF était optionnel et n’a jamais été implémenté par les constructeurs. L’autre méthode d’accès « Hybrid Coordination Function » (HCF), a été introduite avec le 802.11e pour la technologie de QoS.

Architecture MAC

Architecture MAC

Le LAN sans fil utilise des communications half duplex définies comme une communication bidirectionnelle qui ne fonctionne que dans une direction à la fois. Ce mode de communication est une des raisons pour lesquelles la quantité de données transmises correspond à moins de la moitié du débit annoncé, les collisions et d’autres facteurs générant de l’overhead devant également être pris en compte. Un équipement 802.11b peut seulement obtenir 5,5 Mbits/s ou moins même si la technologie est annoncée à 11 Mbits/s. Des équipements 802.11a ou 802.11g auront également, en moyenne, moins de la moitié du débit annoncé, en se situant à environ 22 Mbits/s. la norme 802.11n utilise la technologie MIMO et annonce un débit maximum de 600 Mbits/s, sachant que bon nombre d’équipements sont limités à 300 ou 450 Mbits/s et que les débits réels peuvent tomber aussi bas que 30 Mbits/s.