Quel est le protocole MAC utilisé en WIFI ?

Le protocole Medium Access Control (MAC) utilisé dans le Wi-Fi est un composant fondamental de la norme IEEE 802.11. Le protocole MAC joue un rôle crucial dans la gestion de la manière dont les appareils accèdent au support de communication et le partagent au sein d’un réseau Wi-Fi. Il utilise une variante du mécanisme CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Evidence) pour gérer les conflits et assurer la transmission ordonnée des données. Voici une explication détaillée du protocole MAC utilisé en Wi-Fi :

1. Présentation de la norme IEEE 802.11 :

Réseaux locaux sans fil (WLAN) : IEEE 802.11 est un ensemble de normes définissant les spécifications de la communication sans fil dans les réseaux locaux, communément appelés Wi-Fi.
Architecture en couches : la norme IEEE 802.11 fonctionne principalement au niveau des couches physique (PHY) et liaison de données (MAC) du modèle OSI.

2. Couche de contrôle d’accès moyen (MAC) :

Responsabilités : la couche MAC est chargée de gérer l’accès au support de communication partagé, de résoudre les problèmes liés aux conflits, à l’évitement des collisions et à la transmission efficace des données.

3. Accès multiple Carrier Sense avec évitement de collision (CSMA/CA) :

Principe de base : le protocole MAC du Wi-Fi utilise CSMA/CA, où les appareils écoutent le canal avant de lancer des transmissions.
Éviter les collisions : en détectant l’état du canal, les appareils tentent d’éviter les collisions en différant la transmission s’ils détectent des activités en cours.

4. Fonctionnement de CSMA/CA :

Évaluation du canal libre (CCA) : les appareils effectuent une CCA pour déterminer si le canal est libre ou occupé par d’autres transmissions.
Mécanisme d’attente : si le canal est occupé, les appareils lancent une période d’attente, en attendant une durée aléatoire avant de tenter de transmettre à nouveau afin de minimiser le risque de collision.

5. Demande d’envoi/autorisation d’envoi (RTS/CTS) :

Mécanisme facultatif : pour résoudre des problèmes tels que le problème des nœuds cachés, le protocole MAC autorise l’utilisation de RTS/CTS.
RTS : la trame de demande d’envoi est envoyée par l’émetteur au récepteur prévu, signalant son intention de transmettre.
CTS : la trame Clear to Send est envoyée par le récepteur, autorisant l’émetteur à poursuivre la transmission des données.

6. Accusé de réception et retransmission :

Trames d’accusé de réception : après la réception réussie d’une trame de données, le destinataire renvoie une trame d’accusé de réception à l’expéditeur.
Retransmission : en l’absence d’accusé de réception, l’expéditeur suppose une collision ou une erreur de transmission et lance une retransmission de la trame de données.

7. Fonction de coordination distribuée (DCF) :

Mode par défaut : le protocole MAC dans les réseaux Wi-Fi fonctionne généralement sous la fonction de coordination distribuée (DCF), en utilisant CSMA/CA.
Fenêtre de conflit : DCF utilise une fenêtre de conflit, déterminant la durée de la période d’attente. Des fenêtres de conflit plus grandes introduisent plus de caractère aléatoire pour réduire les risques de collisions.

8. Améliorations de la qualité de service (QoS) :

EDCA (Enhanced Distributed Channel Access) : pour répondre aux exigences de qualité de service, le Wi-Fi introduit l’EDCA, permettant un traitement différencié des différents types de trafic.
Catégories d’accès : EDCA définit différentes catégories d’accès avec des priorités variables, prenant en charge la voix, la vidéo et les données au mieux avec des niveaux de service appropriés.

9. Format du cadre et mécanismes de contrôle :

Structure des trames MAC : les trames MAC incluent des en-têtes et des fins de fin contenant des informations de contrôle, l’adressage et le type de trame.
Trames spéciaux : les trames d’accusé de réception, les trames de contrôle et les trames de gestion répondent à des objectifs spécifiques, garantissant un échange fiable d’informations.

10. Évolution et améliorations futures :

Amendements 802.11 : le protocole MAC a évolué grâce à divers amendements (par exemple, 802.11b, 802.11g, 802.11n, 802.11ac, 802.11ax), introduisant des améliorations dans les débits de données, l’utilisation des canaux et efficacité globale du réseau.
Wi-Fi 6 et au-delà : la dernière norme, Wi-Fi 6 (802.11ax), introduit des fonctionnalités telles que la coloration de l’ensemble de services de base (BSS), l’heure de réveil cible (TWT) et l’orthogonal. Accès multiple par répartition en fréquence (OFDMA) pour améliorer les performances dans des environnements de trafic à haute densité et diversifiés.

En résumé, le protocole MAC utilisé dans les réseaux Wi-Fi, défini par la norme IEEE 802.11, régit la manière dont les appareils se disputent l’accès au support de communication partagé. En utilisant CSMA/CA, des mécanismes d’accusé de réception et RTS/CTS en option, le protocole MAC garantit une communication fiable et efficace dans les réseaux Wi-Fi. Les développements et modifications en cours répondent aux défis liés à la demande croissante de trafic et aux diverses exigences d’application.