Desmitificando o CSMA/CA

Caros,

Existe uma lenda urbana sobre Wireless quase tão famosa quando a lenda da Loira dos banheiros aqui de São Paulo. Essa lenda diz que toda rede 802.11 trabalha igual ao Token Ring, solicitando sempre o meio para o Access-Point.

Bom, gostaria de explicar aqui a forma correta de como funciona as redes 802.11, de forma geral.

Temos descrito pelo IEEE dois métodos básicos de trabalho em redes Wi-Fi:

DCF (Distributed Coordination Function): De forma geral, neste método o acesso a rede é distribuido, sendo cada estação Wi-Fi tendo seu proprio algoritmo para usar o meio.

PCF (Point Coordination Function): Neste método, o AP é responsável por alocar o meio. Este método não é implementando por nenhum fabricante conhecido.

As redes 802.11, que usam o DCF foram projetadas para trabalhar com o CSMA/CA, sendo diferente em uma letra do nosso amigo CSMA/CD. O processo de funcionamento, porém, é em grande parte muito diferente.

No CSMA/CD, toda vez que uma maquina decide transmitir e percebe que o maio está livre, ela simplesmente transmite. Caso haja algum problema, ai sim nosso amigo COLISION DETECTION age e distribui um valor aleatório para o equipamento transmissor e ele é obrigado a zerar este valor para ser capaz de transmitir, ou seja, primeiro eu espero que alguém seja atropelado para depois instalar uma passarela. ;-)

No CSMA/CA, a coisa funciona diferente. Quando uma estação deseja transmitir, ela espera que o meio esteja livre, quando o meio estiver livre, ela vai aguardar os seguintes tempos antes de transmitir:

1) Interframe Space (IFS). Temos 3 tipos de tempos, sendo que o maior deles é o DIFS e o menor o SIFS. Em redes 802.11, a rede trabalha em Slot Times, onde cada Slot Time representa 20us (u = Microsegundos)

• SIFS (Short Interframe Space): 10 us
• PIFS (PCF Interframe Space): SIFS + 1 Time Slot = 30 us.
• DIFS (DCF Interframe Space): PIFS + 1 Time Slot = 50 us.

2) Random Backoff Time: Tempo aleatório aguardado para transmissão. Usado mais comumente para garantir que não haja uma transmissão simultânea.

Ok, até aqui sem problemas, mas quando usar cada IFS?

Bem, vamos lá:

• SIFS: Todo os dados em redes Wireless trabalham com confirmação. Logo, depois de um dado ser enviado a um dispositivo, seja AP ou Cliente, o mesmo devolve um ACK.

• PIFS: Não implementado, assim como o PCF.

• DIFS: Tempo usado em uma transmissão normal de dados.

Então vou agora demonstrar passo a passo como ocorre a transmissão em uma rede Wireless:

Passo 1: Estação Escuta o Meio.

Passo 2: Estações geram tempo de espera para transmissão.

Passo 3: Inicia-se a contagem regressiva (Count down).

Passo 4: Ao chegar a Zero, a estação da Direita transmite o dado.

No cabeçalho Wi-Fi (802.11) existe um campo chamado NAV (Network Allocation Vector). Este campo informa por quanto tempo o meio estará alocado para a estação que está transmitindo. Como isto é transmitido em ondas de rádio, todos estações recebem este campo.

Obs: O NAV é calculado somando os seguinte valores:

1) Tempo para Transmitir o dado + Cabeçalho

2) SIFS

3) Tempo para receber o ACK.

Passo 5: O Receptor, neste caso o AP, envia um ACK um SIFS após ter recebido o dado.

Passo 6: A estação checa o meio para ter certeza que está livre.

Passo 7: Estando livre, a estação da direita transmite o dado.

Bom pessoal, essa é ideia. Isso considerando a rede toda trabalhando com o mesmo protocolo, não tendo mix de 802.11b e 802.11g. Vou fazer outro post falando do modo misto.