Wi-Fi’de kullanılan Orta Erişim Kontrolü (MAC) protokolü, IEEE 802.11 standardının temel bir bileşenidir. MAC protokolü, cihazların bir Wi-Fi ağı içindeki iletişim ortamına nasıl erişeceğini ve bu ortamı nasıl paylaşacağını yönetmede çok önemli bir rol oynar. Çekişmeyi yönetmek ve verilerin düzenli iletimini sağlamak için Taşıyıcı Algılamalı Çoklu Erişim ve Çarpışma Önleme (CSMA/CA) mekanizmasının bir çeşidini kullanır. Wi-Fi’de kullanılan MAC protokolünün ayrıntılı bir açıklaması:
1. IEEE 802.11’e Genel Bakış:
- Kablosuz Yerel Alan Ağları (WLAN’lar): IEEE 802.11, genellikle Wi-Fi olarak bilinen yerel alan ağlarındaki kablosuz iletişimin özelliklerini tanımlayan bir dizi standarttır.
- Katmanlı Mimari: IEEE 802.11 standardı, öncelikle OSI modelinin Fiziksel (PHY) ve Veri Bağlantısı (MAC) katmanlarında çalışır.
2. Orta Erişim Kontrolü (MAC) Katmanı:
- Sorumluluklar: MAC katmanı, paylaşılan iletişim ortamına erişimi yönetmek, çekişme, çarpışmadan kaçınma ve verimli veri iletimi ile ilgili sorunları ele almaktan sorumludur.
3. Carrier Sense Çoklu Erişim ve Çarpışma Önleme (CSMA/CA):
- Temel Prensip: Wi-Fi’deki MAC protokolü, cihazların iletimleri başlatmadan önce kanalı dinlediği CSMA/CA’yı kullanır.
- Çarpışmalardan Kaçınma: Cihazlar, kanalın durumunu algılayarak, devam eden etkinlikleri tespit etmeleri halinde iletimi erteleyerek çarpışmaları önlemeyi amaçlar.
4. CSMA/CA’nın çalışması:
- Net Kanal Değerlendirmesi (CCA): Cihazlar, kanalın temiz olup olmadığını veya başka iletimler tarafından işgal edilip edilmediğini belirlemek için CCA gerçekleştirir.
- Geri Çekme Mekanizması: Kanal meşgulse, cihazlar çarpışma olasılığını en aza indirmek için tekrar iletim yapmaya çalışmadan önce rastgele bir süre bekleyerek bir geri çekilme süresi başlatır.
5. Gönderme İsteği/Göndermeyi Temizle (RTS/CTS):
- İsteğe Bağlı Mekanizma: Gizli düğüm sorunu gibi sorunları çözmek için MAC protokolü, RTS/CTS kullanımına izin verir.
- RTS: Gönderme İsteği çerçevesi, verici tarafından amaçlanan alıcıya iletme niyetinin sinyalini göndererek gönderilir.
- CTS: Göndermeyi Temizle çerçevesi alıcı tarafından gönderilir ve vericiye veri aktarımına devam etme izni verilir.
6. Teşekkür ve Yeniden İletim:
- Bildirim Çerçeveleri: Bir veri çerçevesinin başarılı bir şekilde alınmasından sonra, alıcı, gönderene bir onay çerçevesi gönderir.
- Yeniden İletim: Bir onayın olmaması durumunda, gönderen bir çarpışma veya iletim hatası olduğunu varsayar ve veri çerçevesinin yeniden iletimini başlatır.
7. Dağıtılmış Koordinasyon Fonksiyonu (DCF):
- Varsayılan Mod: Wi-Fi ağlarındaki MAC protokolü genellikle CSMA/CA’yı kullanarak Dağıtılmış Koordinasyon İşlevi (DCF) altında çalışır.
- Çekişme Penceresi: DCF, geri çekilme süresinin süresini belirleyen bir çekişme penceresi kullanır. Daha büyük çekişme pencereleri, çarpışma olasılığını azaltmak için daha fazla rastgelelik sağlar.
8. Hizmet Kalitesi (QoS) Geliştirmeleri:
- EDCA (Gelişmiş Dağıtılmış Kanal Erişimi): QoS gereksinimlerini desteklemek için Wi-Fi, çeşitli trafik türlerinin farklı şekilde işlenmesine olanak tanıyan EDCA’yı sunar.
- Erişim Kategorileri: EDCA, uygun hizmet düzeyleriyle ses, video ve en iyi çaba gerektiren verileri barındıran, değişen önceliklere sahip farklı erişim kategorilerini tanımlar.
9. Çerçeve Formatı ve Kontrol Mekanizmaları:
- MAC Çerçeve Yapısı: MAC çerçeveleri, kontrol bilgilerini, adreslemeyi ve çerçeve türünü içeren başlıkları ve fragmanları içerir.
- Özel Çerçeveler: Onay çerçeveleri, kontrol çerçeveleri ve yönetim çerçeveleri belirli amaçlara hizmet ederek güvenilir bilgi alışverişini sağlar.
10. Evrim ve Gelecekteki Geliştirmeler:
- 802.11 Değişiklikler: MAC protokolü çeşitli değişikliklerle (ör. 802.11b, 802.11g, 802.11n, 802.11ac, 802.11ax) geliştirildi ve veri hızlarında, kanal kullanımında ve genel ağ verimliliğinde iyileştirmeler sağlandı.
- Wi-Fi 6 ve Ötesi: En yeni standart olan Wi-Fi 6 (802.11ax), Temel Hizmet Seti (BSS) Renklendirme, Hedef Uyanma Süresi (TWT) ve Ortogonal Frekans Bölmeli Çoklu Erişim (OFDMA) gibi özellikleri sunar yüksek yoğunluklu ve çeşitli trafik ortamlarında performansı artırmak için.
Özetle, Wi-Fi ağlarında kullanılan ve IEEE 802.11 standardı tarafından tanımlanan MAC protokolü, cihazların paylaşılan iletişim ortamına erişim için nasıl mücadele edeceğini yönetir. CSMA/CA, bildirim mekanizmaları ve isteğe bağlı RTS/CTS’yi kullanan MAC protokolü, Wi-Fi ağlarında güvenilir ve verimli iletişim sağlar. Devam eden geliştirmeler ve değişiklikler, artan trafik taleplerinin ve çeşitli uygulama gereksinimlerinin getirdiği zorlukları ele almaktadır.