CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) pada WLAN IEEE 802.11

CSMA (Carrier Sense Mutiple Access) adalah metode untuk kontrol dan akses medium secara efisien. Secara global CSMA dibagi jadi 2 jenis yaitu CSMA/CD (Collision Detection) dan CSMA/CA (Collision Avoidance). CSMA/CD digunakan untuk jaringan wired/kabel dan tidak cocok digunakan pada teknologi WLAN karena beberapa alasan:

• Untuk deteksi collision, maka STA harus mampu untuk mengirim data dan menerima informasi collision secara bersamaan, hal tersebut berdampak pada peningkatan kebutuhan bandwidth.
• Collision tidak dapat terdeteksi karena permasalahan hidden station.
• Jarak antar STA yang berkomunikasi bisa saja sangat jauh, sehingga pelemahan sinyal dapat membuat STA tidak bisa mendeteksi collision yang terjadi.

Cara kerja CSMA/CA adalah dengan mengecek saluran terlebih dahulu apakah ada STA lain yang sedang mengirimkan data, jika ada STA lain yang sedang menduduki saluran, maka STA harus menunggu sampai saluran idle kembali. Jika saluran sudah idle maka STA tetap harus menunggu waktu beberapa lama yang disebut sebagai Interframe Space (IFS). Dalam durasi IFS tersebut, STA memastikan bahwa tidak ada STA lain yang menduduki saluran.

Gambar 1 Timing di CSMA/CA

Jika waktu IFS telah selesai dan saluran tetap idle maka masih dibutuhkan waktu untuk menunggu sesuai dengan contention window yang berupa slot-slot waktu. Durasi slot waktu bergantung pada metode back-off yang digunakan dan ditentukan secara random. Nilai contention window akan terus berkurang setiap kali STA melakukan sensing pada saluran. STA harus selalu mengecek kondisi saluran untuk masing-masing time slot. Jika tiba-tiba ditemukan saluran sedang sibuk (busy) maka timer untuk waktu back-off akan berhenti dan memulai kembali saat kondisi saluran idle. Jika waktu back-off telah habis (t=0) maka STA akan mulai mengirim frame data. Pada saat tersebut jika ada STA lain yang akan mengirimkan frame data maka STA tersebut akan terus memberlakukan waktu back-off sampai ditemukan saluran idle kembali. Metode ini digunakan untuk meminimalisir kemungkinan terjadinya collision.

Gambar 2 Flow Diagram di CSMA/CA

Setiap frame data yang dikirim antar STA akan diberikan waktu time-out selagi menunggu ACK (Acknowedgment) dari STA penerima. Jika ACK telah diterima oleh STA pengirim maka pengiriman data dianggap berhasil. Jika ACK masih belum diterima, maka STA pengirim akan terus menunggu sampai K=15, jika waktu K telah terpenuhi dan ACK masih belum diterima oleh STA pengirim maka frame data yang dikirim dianggap gagal karena tidak diterima oleh STA penerima, dan frame data akan dikirimkan ulang. Jadi, data yang dikirim antar STA akan lebih dijamin keberhasilannya karena menggunakan dua metode yaitu ACK dan time-out.

Gambar 3 Gambaran Proses pada CSMA/CA

Dikenalkan adanya waktu IFS (Interframe Space), IFS adalah salah satu komponen dari DCF (Distributed Coordination Function) yang merupakan metode akses dasar dari komunikasi 802.11. Waktu IFS adalah interval waktu antar frame . Waktu IFS ini sendiri juga digunakan saat ditemukan kanal yang idle dan AP ingin mengirimkan frame data, tapi pengiriman frame tidak dapat langsung dijalankan melainkan harus menunggu beberapa saat.

Waktu IFS biasanya dianggap sebagai waktu jeda pada medium, dan seluruh IFS kecuali AIFS bersifat fixed untuk setiap lapisan PHY.

Gambar 4 Waktu IFS

Ada enam macam waktu IFS, diantaranya:

a)      Short Interframe Space (SIFS)

Waktu SIFS ini digunakan sebelum transmisi dari frame ACK, frame CTS, dan PPDU yang berisi frame BlockAck hasil respon dari BlockAckReq atau sebuah A-MPDU. SIFS biasanya digunakan saat STA telah menempati medium (saluran) dan siap untuk melakukan pengiriman frame data.

b)      PCF Interframe Space (PIFS)

Digunakan untuk mendapatkan akses yang lebih pada medium yang akan diduduki.

c)       DCF Interframe Space (DIFS)

Digunakan oleh STA untuk mengirimkan frame data (MPDU) dan frame manajemen (MMPDU).

d)      Arbitration Interframe Space (AIFS)

Digunakan oleh QoS STA yang mengakses medium menggunakan EDCAF untuk pengiriman frame data, frame manajemen, dan frame control.

e)      Extended Interframe Space (EIFS)

Digunakan saat periode awal sebelum pengiriman, setelah ditemukan bahwa medium yang idle diikuti dengan nilai dari MAC FCS tidak benar terdapat error pada indikator PHY-RXEND.

f)       Reduce Interframe Space (RIFS)

Fungsinya adalah untuk mengurangi terjadinya overhead sehingga dapat meningkatkan efisiensi jaringan. RIFS adalah waktu antara simbol terakhir pada frame sebelumnya terhadap simbol preamble pertama pada frame setelahnya.