Материал: конспект-лекций

301

LLC

Станційне керування

Рисунок 2.50 - Архітектура протоколу 802.11

Протокол визначає функціонування на нижніх двох рівнях – фізичному та канальному, в

яких виділені підрівні. МАС рівень - рівень доступу до середовища, взаємодіє з фізичним рівнем, і LLC рівень - рівень управління логічним каналом. Підрівень МАС виконує функції необхідні для забезпечення пакетної передачі даних між станціями, визначає базові механізми доступу до сере-

довища, фрагментацію/дефрагментацію, кодування/декодування кадрів. Система управління МАС підрівнем визначає процеси синхронізації, управління живленням, роумінг, підтримує інформа-

ційну базу МАС підрівня.

Фізичний рівень забезпечує передачу біт між двома фізичними пристроями, підтримує об-

мін даними між двома МАС рівнями, забезпечує передачу і прийом модульованих сигналів на пе-

вному частотному каналі або у всій доступній смузі частот, виконує функцію адаптації до харак-

теристик радіоканалу параметрів фізичного рівня. У стандарті 802.11 на фізичному рівні виділено три підрівні:

- протокол конвергенції фізичного рівня (Physical Layer Convergence Protocol, PLCP): PHY-

специфіка фізичного рівня, підтримка PHY SAP, забезпечення зайнятості каналу (виявлення не-

сучої);

-підрівень, що визначається фізичним середовищем (Physical Medium Depend SubLayer, PMD): модуляція/демодуляція, кодування/декодування;

-система управління фізичним рівнем: перебудова каналів, інформаційна база фізичного

рівня.

У окремий підрівень віднесена система управління станцією, яка визначає взаємодію з сис-

темами управління фізичним і МАС підрівнем. Взаємодія між рівнями відбувається через точки доступу сервісів (Service Access Points) [9].

302

2.3.4 Організація мережі на канальному рівні

Механізм доступу до середовища передачі даних. У проводових мережах Ethernet вико-

ристовується метод множинний доступ з контролем несучої та виявленням конфліктів

(CSMA/CD). Використовувати аналогічний підхід в безпроводовій мережі недоцільно, оскільки несуча має неоднорідну структуру, вірогідне виникнення локальних колізій, які впливатимуть тільки на деякі станції BSS, при цьому не впливаючи на решту станцій. У зв'язку з цим на каналь-

ному рівні стандарту 802.11 визначено метод множинного доступу до несучої із попередженням конфліктів (CSMA/CA). Попередження колізій є ключовим моментом для безпроводових мереж,

оскільки в них відсутній явний механізм для виявлення колізій. Цей механізм припускає, що ко-

жен переданий пакет має бути підтверджено приймачем за допомогою короткого службового кад-

ру ACK. У випадку, якщо підтвердження не поступило, передавач повторно передає кадр.

Перед передачею кадрів станція перевіряє зайнятість несучої шляхом прослуховування ра-

діоефіру. Якщо перед цим передавалися кадри іншими станціями, то на підставі поля “Тривалість” в заголовці пакетів станція змінює вектор зайнятості мережі (Network Allocation Vector, NAV - лі-

чильник часу, значення якого обновляється даними кадрів, що передаються через середовище),

який вказує тривалість зайнятості несучої іншими станціями. Після закінчення часу, що вказаний в

NAV, станція перевіряє зайнятість несучої і, якщо вона вільна, очікує протягом інтервалу DIFS і

часу відстрочення передачі (backoff time). Алгоритм функціонування цього механізму доступу на-

ведено на рис. 2.51.

303

Рисунок 2.51 – Логіка управління доступом до середовища стандарту IEEE 802.11

Для забезпечення безперебійної роботи описаного алгоритму підрівень DCF включає набір затримок, які еквівалентні схемі пріоритетів. Відрізок часу між суміжними кадрами називається міжкадровим проміжком (interframe space — IFS), є початковим часом затримки, виходячи з якого визначається решта часових відрізків затримки передачі:

•SIFS (short IFS — короткий IFS) - мінімальний IFS, який використовується у відповідь для всіх негайних дій;

•PIFS (point coordination function IFS — IFS точкової координаційної функції) - IFS серед-

нього розміру, який використовується централізованим засобом управління в схемі PCF при орга-

нізації запитів;

• DIFS (distributed coordination function IFS — IFS розподіленої координаційної функції) -

найбільший IFS, який використовується як мінімальна затримка для асинхронних кадрів, що зма-

гаються за отримання доступу до мережі.

304

На рисунку 2.52 показано використання описаних часових проміжків. Кожна станція, що використовує SIFS для визначення можливості передачі, має щонайвищий пріоритет, оскільки при отриманні доступу вона завжди має перевагу перед станцією, що очікує протягом часу PIFS або

DIFS. Інтервал PIFS використовується централізованим засобом управління при організації впоря-

дкованих запитів і має перевагу перед звичним конкуруючим інформаційним потоком. Інтервал

DIFS використовується для організації асинхронного інформаційного потоку.

Рисунок 2.52 – Часова діаграма управління доступом до середовища IEEE 802.11

Існує велика ймовірність виникнення колізії після звільнення середовища через одночасну спробу декількох станцій розпочати передачу даних. Для уникнення подібних ситуацій викорис-

товується таймер випадкової затримки (random backoff timer). Значення параметра випадкової за-

тримки розраховується перемноженням випадкового числа та фіксованого значення тривалості передачі слоту (Slot Time), що залежить від швидкості передачі, і значення вікна колізії

(Contention Window, CW). У разі неотримання підтвердження переданого пакету (виникнення ко-

лізії) станція експоненціально збільшує значення CW, щоб зменшити ймовірність повторення ко-

лізії в завантаженій мережі. Наприклад, в мережах 802.11g значення цього параметра змінюється від 15 для першої спроби передачі до 1024 для шостої і подальших спроб передачі. Таким чином, в

середовищах з високим рівнем помилок час очікування перед передачею збільшується, що знижує ймовірність одночасного початку передачі даних різними станціями і як наслідок – колізії.

305

Для механізму CSMA/CA характерна наявність наступних компонентів і механізмів:

-контроль несучої,

-розподілена функція координації (DSF),

-точкова функція координації (point coordination function, PCF),

-кадри підтвердження,

-резервування середовища за допомогою механізму "готовність до передачі/готовність до прийому" (RTS/CTS),

-фрагментація кадрів,

-перемикання каналів.

Контроль несучої. Станція, в якій є дані для передачі, перед початком передачі повинна пе-

ревіряти зайнятість середовища передачі. Це здійснюється двома методами:

-перевірка фізичного рівня PSY на наявність несучої,

-використання віртуальної функції контролю несучої, вектора зайнятості мережі NAV.

Перевірка фізичного рівня може показувати, що несуча вільна. Але в деяких випадках середо-

вище може бути все ще зайнятим іншою станцією через NAV. Наприклад, припустимо, що в ін-

фраструктурі BSS станція 1 посилає кадр станції 3 (рис. 2.53). Оскільки безпроводове середовище

— це середовище, в якому для передачі використовується широкомовленнєві сигнали, станція 2

також одержує цей кадр. Кадри стандарту 802.11 містять поле тривалості (duration field). Значення тривалості достатньо велике для того, щоб здійснити передачу кадра і одержати підтвердження його прийому. Станція 2 згідно зі значеннями, що вказані в прийнятому кадрі, обновляє свій век-

тор NAV значенням поля тривалості і, поки NAV не зменшиться до нуля, спроби доступу для по-

чатку передачі не будуть відновлені.

AP2

СтанціяAccounting

Провідна мережа 1 (розподілена

система)

AP1

Рисунок 2.53 – Процес зміни вектора зайнятості мережі

На станції значення вектора зайнятості мережі обновляється тільки у тому випадку, коли зна-

чення вектора NAV в отриманому кадры перевищує поточне. Так, в даному випадку, якщо NAV