Ako je logaritmický algoritmus spätného styku implementovaný vo vrstve Mac, aby sa predišlo zrážke?

Logaritmický algoritmus backoff vo vrstve MAC, ktorý sa používa primárne v protokoloch CSMA/CA (Carrier Sense s viacnásobným prístupom s kolíziou), ako sú Wi-Fi (802.11), je vyriešiť zrážky zavedením náhodného oneskorenia pred opakovaním rámca. Je to „logaritmické“, pretože rozsah možných oneskorení sa s každou následnou kolíziou exponenciálne zvyšuje. Takto sa implementuje:

1. Detekcia kolízie:

* Prenosný uzol počúva kolíziu po odoslaní rámca. Ak zistí kolíziu (napr. Snímaním iného signálu na kanáli pri vysielaní), vie, že jeho prenos zlyhal.

2. Inicializácia proti backoff:

* Zapoj je inicializovaný. Počiatočná hodnota je zvyčajne `CWmin` (minimum konania okna), pevná hodnota definovaná štandardom (napr. 31 v približne 802.11 konfiguráciách). Toto počítadlo predstavuje počet časových intervalov, ktoré musí uzol počkať pred pokusom o prenos. Časový slot je krátky, preddefinovaný interval.

3. Náhodný záloh:

* Náhodné číslo sa vygeneruje rovnomerne medzi 0 a aktuálnou hodnotou backoff counter (`CW`). Toto náhodné číslo určuje konkrétne oneskorenie pred prejasňovaním. Táto náhodnosť pomáha vyhnúť sa pretrvávajúcim zrážkam, ktoré by sa mohli vyskytnúť, ak sa všetky uzly znovu vysielajú presne v rovnakom čase.

4. Zníženie protiprávneho konania:

* Uzol čaká na náhodný počet časových intervalov. Počas tejto čakacej doby uzol naďalej sníma kanál. Ak je kanál čistý, zníži sa počítadlo backoff v každom časovom úseku, až kým nedosiahne nulu.

5. Opakovanie:

* Keď počítadlo backoff dosiahne nulu, uzol sa pokúša prehodnotiť rám.

6. Rozlíšenie zrážok:

* Ak dôjde k inej zrážke, okno sporu (`CW`) sa zdvojnásobí (alebo sa zvýši podľa konkrétneho algoritmu v rámci štandardu), až do maximálnej hodnoty (` CWMAX`). To zaisťuje, že uzly rozprestierajú pokusy o prenose vo väčšom časovom intervale, čím sa zníži pravdepodobnosť ďalších zrážok.

7. Exponenciálny záloh:

* Logaritmická povaha vyplýva z exponenciálneho zvýšenia okna sporu. Každá kolízia významne zvyšuje rozsah možných oneskorení, čo vedie k rýchlemu zníženiu pravdepodobnosti kolízie. Ak sa bez úspechu dosiahne maximálny počet pokusov o opakovanie, rám je vyradený.

8. Príklad:

Povedzme, že `cwmin` je 31 a` cwmax` je 1023.

* 1. kolízia: `CW` =31. Náhodné oneskorenie:0-31 časové sloty.

* 2. kolízia: `Cw` =63 (zdvojnásobené). Náhodné oneskorenie:0-63 Časové sloty.

* 3. kolízia: `Cw` =127. Náhodné oneskorenie:0-127 časové sloty.

* ... a tak ďalej, kým `CW` nedosiahne` cwmax`, alebo sa rám úspešne prenesie.

Podrobnosti o implementácii (príklad 802.11):

Presná implementácia sa mierne líši v závislosti od konkrétneho štandardu 802.11 (napr. 802.11a, 802.11b, 802.11g, 802.11n, 802.11ax). Podrobnosti by boli zabudované do firmvéru alebo ovládača karty bezdrôtového sieťového rozhrania (NIC). Tieto podrobnosti zahŕňajú:

* Špecifické hodnoty `cwmin` a` cwmax`.

* Presný algoritmus na zdvojnásobenie alebo zvýšenie okna sporu.

* Mechanizmy zaobchádzania s rôznymi typmi chýb a podmienok kanálov.

Logaritmický algoritmus backoff je v podstate kľúčovým komponentom pri vytváraní CSMA/CA pri riadení súbežného prístupu k zdieľanému bezdrôtovému médiu, vyhýbaniu sa katastrofickým zrážkam a umožneniu efektívnej komunikácie.

• Predchádzajúca strana: Čo je zarážajúce? 
• Ďalšia strana: Čo je späť?