Доступ к среде и борьба с коллизиями

Важным аспектом передачи данных через беспроводную сеть является доступ к среде (medium access). Это — функция канального уровня, здесь происходит своего рода суммирование протоколов, которым должны следовать все платы интерфейса беспроводной сети. Благодаря этим протоколам обеспечивается координация передачи данных платами интерфейса беспроводной сети, особенно если в каждый момент времени только одна из них может вести передачу. При отсутствии такого механизма в сети все время происходили бы коллизии.

Как и в случае проводных сетей, наиболее распространенным протоколом доступа к среде для беспроводных сетей является CSMA. Для обеспечения распределенного доступа к совместно используемой среде CSMA использует метод "слушай, прежде чем говорить". При использовании этого протокола каждая плата интерфейса беспроводной сети имеет возможность принимать сигналы от других устройств. Если узел А имеет данные, подлежащие передаче, вначале он проверяет, пытаясь принять сигналы, не передает ли данные какой-то другой узел. Если среда свободна — не принимаются никакие сигналы — то узел А передает один фрейм данных. Если узел А обнаруживает сигналы какого-то другого узла, он воздерживается от передачи и выжидает некоторое время, а потом вновь "прослушивает" канал. Операция обнаружения сигналов других узлов выполняется до тех пор, пока узел А не передаст фрейм данных.

Но даже при использовании протокола CSMA может произойти коллизия, хотя передающий узел и будет прослушивать канал, прежде чем приступить к передаче данных. Причина этого — ненулевое время распространения сигнала между узлами. Сигнал, передаваемый конкретным узлом, не блокирует передачу других до тех пор, пока сигнал не достигнет всех остальных узлов.

Допустим, узел Б начинает передавать сигнал. Узлу А тоже необходимо передать фрейм. Он прослушивает среду и решает, что она свободна, поскольку из-за задержки на распространение сигнал узла Б еще не достиг узла А. В результате узел А обнаруживает, что среда не занята, и начинает передачу. В следующий момент происходит коллизия между двумя переданными фреймами, что приводит к ошибкам при приеме обоих фреймов данных. Оба узла вынуждены повторно передавать фреймы.

CSMA обеспечивает асинхронный доступ к среде: для конкретной платы интерфейса сети не гарантируется, что в течение определенного промежутка времени она получит доступ к среде и сможет передать данные. Следовательно, передача пакетов при использовании протокола CSMA не идет с постоянной скоростью. Это вызывает проблемы при передаче информации в реальном масштабе времени, например речи или видеосигналов, поскольку сеть может оказаться не в состоянии передавать фрагменты информации настолько регулярно, чтобы обеспечить надлежащее качество. В таких случаях для улучшения параметров сети повышают ее производительность и применяют функции обеспечения высокого качества связи (QoS).