Tài liệu giới thiệu nguyên tắc CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) trong chuẩn 802.11, cơ chế này giúp các thiết bị truy cập kênh truyền dữ liệu mà không xảy ra xung đột. Nó mô tả quy trình lắng nghe kênh để xác định trạng thái trước khi gửi dữ liệu, quy tắc backoff và việc sử dụng RTS/CTS để xác nhận quá trình truyền tải. Tài liệu cũng giải thích về NAV (Network Allocation Vector) và các thuật ngữ liên quan như DIFS, SIFS và ACK.

1. CSMA/CA
Carrier sense multiple access with collision
avoidance
Thực hiện: Huỳnh Bá Thành

2. Giới thiệu
Nguyên tắc cơ bản khi
truy cập của chuẩn
802.11 là sử dụng cơ
chế CSMA-CA viết tắt
của Carrier Sense
Multiple Access
Collision Avoidance –
Đa truy cập sử dụng
sóng mang phòng
tránh xung đột.

3. Các chế độ truy cập CSMA
Non- 1-
persistent Persistent
CSMA
P-
Persistent
persistent
O-
persistent

4. 1 – persistent
1. Trạng thái của kênh
• Nếu bận(busy), tiếp tục lắng nghe cho tới khi kênh chuyển sang
trạng thái idle rồi gửi
• Nếu rỗi(idle), gửi ngay lập tức
2. Nếu có xung đột
• Đợi một khoản thời gian ngẫu nhiên và bắt đầu lại

5. P-persistent
1. Trạng thái kênh
• Nếu kênh rỗi, gửi gói tin với xác suất p
• Nếu gửi thành công, qua bước 2 – kiểm tra xung đột
• Nếu gửi không được, đợi 1 slot và quay về bước 1
• Nếu kênh bận, đợi 1 slot và quay lại bước 1.
2. Kiểm tra xung đột
• Nếu xung đột xuất hiện, đợi một khoảng thời gian ngẫu nhiên rồi
quay lại bước 1.

6. Non-persistent
1. Trạng thái kênh:
• Nếu bận: đợi 1 khoảng thời gian ngẫu nhiên và kiểm tra trạng thái
lại
• Nếu rỗi(idle), gửi gói tin ngay lập tức
2. Nếu có xung đột
• Đợi một khoảng thời gian và bắt đầu tất cả lại từ đầu

7. CSMA/CA Flowchart

8. CSMA/CA và NAV

9. Mô tả cơ chế hoạt động
1. Trước khi gửi một khung dữ liệu, máy gửi sẽ thăm dò trạng thái kênh dữ liệu
1. Sử dụng chế độ persistent với backoff cho đến khi trạng thái chuyển sang
idle.
2. Sau khi có tính hiệu idle, máy sẽ đợi một khoảng thời gian DIFS; rồi gửi
một frame điều khiển RTS.
2. Sau khi nhận RTS và đợi một khoảng thời gian SIFS, máy nhận sẽ gửi một
frame điều khiển CTS tới máy gửi để cho biết là đã sẵn sàng nhận dữ liệu.
3. Sau đó máy gửi sẽ gửi một khu dữ liệu chính thức. (Data)
4. Máy nhận sau khi đợi một khoảng thời gian SIFS và sau đó gửi một thông
báo kết quả truyền dữ liệu ACK (Acknowledgment) để cho biết frame đã
được nhận.

10. NAV - Network Allocation Vector
• Làm thế nào để máy trạm khác trì hoãn việc gửi dữ liệu nếu một máy
trạm đang sử dụng kênh, hoặc nói cách khác là làm thế nào để tránh
xung đột?
Cách giải quyết vấn đề gọi là NAV - Network Allocation
Vector
Khi một máy gửi RTS frame, thì frame này cũng chứa đựng
thông tin về khoảng thời gian cần thiết chiếm dụng trên kênh
(channel). Những máy khách bị ảnh hưởng bởi việc truyền tải
này sẽ tạo ra một bộ đếm thời gian gọi là NAV. Bộ đếm này sẽ
cho biết sẽ mất bao nhiều thời gian trước khi những máy trạm
này được phép kiểm tra trạng thái của kênh dữ liệu.
• Mỗi lần máy truy cập vào hệ thống và gửi RTS frame, những
máy khác bắt đầu thiết lập NAV. Nói cái khác, mỗi máy trước
khi sử dụng cảm ứng vật lý để kiểm tra tình trạng của kênh có
đang hoạt động hay không, thì trước hết nó sẽ kiểm tra NAV
của chính nó xem đã hết hạn hay chưa.

11. Xung đột (Collision) trong quá trình bắt
tay(handshaking)
• Chuyện gì sẽ xảy ra nếu
như có xung độ trong quá
trình RTS hoặc CTS control
frame đang chuyển
đi, thường gọi là quá trình
bắt tay?
Hai hoặc nhiều máy có thể
gửi control frame RTS cùng
một thời điểm. Những control
frames này có thể gây ra
xung đột. Tuy nhiên, do
không có cơ chế phát hiện
xung đột nên máy gửi sẽ giả
định rằng có xung đột nếu
không nhận được CTS Frame
từ máy nhận. Giải thuật back-
off được dùng và bên gửi sẽ
thử gửi lại.

12. Frame

13. Control Frame

14. Một số thuật ngữ
• DIFS: DCF inter frame space. Nếu như trạng thái kênh là rỗi trong khoản
DIFS, thì chỉ có máy gửi được phép truyền frame đi. Nếu trạng thái của kênh
là bận trong khoản thời gian DIFS, thì bên gửi sẽ hoãn việc truyền dữ liệu.
• SIFS: Short inter frame space. Đây là khoảng thời gian sau khi data frame
được gửi đi và chờ kết quả truyền dữ liệu ACK từ bên nhận. Khi nhận được
gói tin một cách chính xác, máy gửi sẽ chờ một khoảng thời gian gọi là SIFS
ngay lập tức sau khi quá trình tiếp nhận hoàn tất và và truyền ACK người trở
lại máy gửi để xác nhận việc tiếp nhận thành công.
• WAIT_FOR_ACK: chờ kết quả truyền dữ liệu từ bên nhận.
• COLLIION: xung đột giữa các gói tin trong quá trình truyền tải.
• ACK: Máy nhận sẽ gửi lại gói acknowledgement packet (ACK) sau khi nhận
được data Frame.
• IDLE: Trạng thái của kênh đang rỗi.
• SENSING: cảm biến về trạng thái của kênh (rỗi/bận) trước khi bắt đầu quá
trình truyền dữ liệu.
• SENDING: gửi các gói tin.
• BACKOFF: Khi một kênh đang bận, backoff được thiết lậo. Backoff sẽ giảm
khi kênh chuyển thành trạng thái rỗi(idle). Quá trình đếm ngược này kết thúc
khi kênh chuyển về trạng thái bận(busy). Khi backoff là 0 thì được phép truyền
tải dữ liệu.

15. Tham khảo
• THUẬT TOÁN KIỂM SOÁT TRUY NHẬP MÔI TRƯỜNG DỰA TRÊN DANH SÁCH
TRONG CÁC MẠNG MẮT LƯỚI VÔ TUYẾN 802.11 - Trần Hữu Hùng
• http://vi.scribd.com/doc/55949481/10/T%E1%BA%A7ng-%C4%91i%E1%BB%81u-
khi%E1%BB%83n-truy-nh%E1%BA%ADp-CSMA-CA
• http://vi.scribd.com/doc/40167047/28/CSMA-CA
• http://www.wimaxpro.org/forum/showthread.php?t=45
• http://vi.scribd.com/doc/74265882/%C4%90i%E1%BB%83m-khac-nhau-
gi%E1%BB%AFa-CSMA
• http://vi.scribd.com/doc/60815624/Ky-Thuat-Mang-Khong-Day
• http://en.wikipedia.org/wiki/Carrier_sense_multiple_access_with_collision_avoidance
• http://en.wikipedia.org/wiki/CSMA/CA
• http://en.wikipedia.org/wiki/Carrier_sense_multiple_access
• http://www.globalspec.com/reference/11108/121073/chapter-14-1-1a-mac-sublayer