Материал: конспект-лекций

306

станції 2 складає 10 мс, прийнято кадр із значенням поля тривалості 5 мс, то на станції NAV не зазнає змін. У випадку, якщо прийнятий кадр із значенням поля тривалості 20 мс, на станції зна-

чення NAV буде змінено.

Розподілена функція координації (DCF). Механізм доступу до середовища для мереж стандарту 802.11, що базується на методі CSMA/CA, також називається розподіленою функцією координації (механізм розподіленого координування доступу – Distributed Coordination Function,).

Він є обов'язковим для пристроїв, сумісних із стандартом 802.11, використовується за умовчанням і направлений на забезпечення однакової пропускної спроможності для всіх станцій в мережі.

Приведемо алгоритм функціонування DCF з урахуванням часових інтервалів, що приведені на рис. 2.54, та інших описаних вище особливостях.

Рисунок 2.54 – Процес доступу до середовища з використанням механізму DSF

Централізоване координування (PSF). У разі потреби виділення трафіку з різним пріори-

тетом або при необхідності забезпечення необхідної якості обслуговування може бути використа-

но централізоване координування (Point Coordination Function, PSF). За допомогою його відбува-

ється підтримка потокових даних, таких як відео або мова. В порівнянні з DCF, режим PCF має вищий пріоритет і робить можливим безконфліктний доступ до середовища (Contention free Access). Станції, які використовують PCF передають дані на протязі визначеного інтервалу часу.

Робота PCF полягає в опитуванні станцій централізованою точкою координування. Пері-

од, проміжок часу, протягом якого здійснюється робота механізму PCF, називається періодом вільним від конкуренції (contention free period, CFP). Період CFP починається з набору інтервалів,

що слідують за сигнальним (маячковим) кадром (beacon frame), який містить інформаційний еле-

307

мент з картою маршрутів трафіку (delivery traffic indication map, DTIM). Частота періодів CFP ви-

значається адміністратором мережі. Після початку періоду CFP точка доступу починає виконувати роль точки координації. Кожен клієнт 802.11 встановлює значення NAV рівним максимальному значенню тривалості для механізму CFP (CFPMaxDuration). Це значення включається в інформа-

ційний елемент, що містить набір параметрів функції координації. Точка координації може закін-

чити роботу відповідно до механізму CFP раніше, ніж закінчиться час, заданий значенням

CFPMaxDuration. Сигнальні кадри, котрі передаються через регулярні проміжки часу на протязі

CFP, містять поле CFPDurationRemaining (тривалість CFP, що залишилася), за допомогою якого

NAV станції приймає значення, яке відповідає тривалості CFP, що залишилось. На рис. 2.55

представлена часова діаграма CFP і періоду конкуренції (contention period, CP).

CFPMaxDuration

PCF (CFP)

Час

Рисунок 2.55 – Часова діаграма CFP і CP

При роботі під управлінням механізму PCF, на відміну від DCF, станції не мають вільного доступу до середовища і не можуть передавати дані в вільний проміжок часу. Станції можуть пе-

редавати дані (по одному кадру за один раз) тільки у тому випадку, коли точка координації вико-

нує їх опитування. Точка координації може посилати кадри станціям, опитувати їх на наявність кадрів для передачі, підтверджувати прийом кадрів відповідно до вимог МАС-рівня або закінчити

CFP.

Коли починається CFP, точка координації отримує доступ до середовища в такому ж поряд-

ку, як і при механізмі DCF: точка координації намагається отримати доступ до середовища в пері-

од інтервалу часу PIFS, що дозволяє станціям, що використовують механізм PCF, отримувати до-

ступ до середовища раніше станцій, котрі працюють згідно механізму DCF. До того ж, при PCF

використовуються управляючі кадри, такі як кадри підтвердження, для забезпечення найвищої ймовірності отримання доступу до середовища.

Після очікування протягом інтервалу PIFS точка координації посилає початковий сигналь-

ний кадр, що містить інформаційний елемент з параметром функції координації (CF). На протязі одного інтервалу SIFS точка координації чекає наступної за сигнальним кадром передачі, а потім посилає CFопитуваної станції один з наступних кадрів: кадр даних, кадр опитування (CF-Poll),

309

У випадку, якщо передаюча станція не одержує підтвердження, передачу кадру буде повто-

рено, але при цьому подвоюється ширина вікна конкуренції CW і повторюється процес затримки.

При кожній невдалій спробі доступу до середовища на станції збільшується значення лічильника числа спроб, а ширина вікна конкуренції кожного разу подвоюється, поки не досягне максималь-

ного значення. Спроби передати кадр повторюватимуться до тих пір, поки значення лічильника числа спроб не досягне порогу, встановленого адміністратором мережі, після чого станція згене-

рує запит на резервування середовища [8, 9].

Проблема прихованого вузла та механізм RTS/CTS. Однією з основних проблем безпро-

водових мереж стандарту 802.11 є проблема "прихованого вузла". Її суть полягає у тому, що дві станції можуть "чути" точку доступу, але не можуть "чути" один одного, через велику відстань або перешкоди (див. рис. 2.57). У режимі "Ad-hoc" проблема "прихованого вузла" виражається в наступному: якщо станція А посилає сигнал у напрямку станції В, присутність несучої в радіоефі-

рі можуть зафіксувати лише ті станції, які розташовані в зоні станції В. Для інших станцій рівень прийнятого сигналу буде знаходитися нижче порогового, тому ці станції фіксують факт відсутнос-

ті радіопередачі в ефірі. Інакше кажучи, станція С може розпочати передачу даних, а оскільки приймач станції В знаходиться одночасно і в зоні станції С, то така передача викличе колізію сиг-

налів на вході приймача станції В. Ця колізія не може бути зафіксована станцією В під час переда-

чі, оскільки всі передавачі мережі працюють в напівдуплексному режимі. Наявність колізії може бути зафіксована лише через певний час по відсутності сигналу підтвердження ACK.

A B C

Рисунок 2.57 – Ілюстрація проблеми "прихованого вузла"

Для вирішення цієї проблеми в 802.11 на MAC рівні було добавлено необов'язковий прото-

кол запит перед передачею/готовий до прийому (Request to Send/Clear to Send RTS/CTS). Цей ме-

ханізм не використовується в мережах 802.11 за умовчанням, але може бути включений в систе-

мах з високим рівнем колізій або складною топологією. Функціонування механізму RTS/CTS по-

лягає в слідуючому: перед передачею пакету станцією передається службовий пакет запит на пе-

редачу (RTS), у відповідь на який приймаючою станцією передається пакет готовність до прийо-

му (CTS). Оскільки ці пакети досягають всіх станцій в радіусі дії обох передавачів, всі вузли бу-

дуть повідомлені про те, що несуча буде зайнята певний час, що дозволяє передаючій станції пе-

310

редати дані і одержати підтвердження ACK без колізій. Обмін кадрами RTS і CTS в режимі "Ad-

hoc" приведено на рис. 2.58.

Рисунок 2.58 – Рішення проблеми "прихованого вузла" за допомогою механізму RTS/CTS: зліва показана зона, “очищена” після передачі кадру RTS, справа – зона, “очищена” після передачі кад-

ру CTS

Алгоритм встановлення з'єднання для передачі даних складається з двох процесів: передача

кадру даних від джерела і передача підтвердження прийому (АСК) від одержувача джерелу пові-

домлення. Для підвищення надійності передачі даних існує алгоритм з обміном чотирма кадрами

(рис. 2.59).

Рисунок 2.59 – Алгоритм встановлення з'єднання з використанням запиту передачі Станція–джерело передає кадр запиту передачі (RTS) і тим самим сповіщає всі станції в зо-

ні радіовидимості про те, що відбувається обмін інформацією. Станціями, які прийняли кадр RTS,

відкладається передача для запобігання виникнення колізії. Станція–одержувач відповідає стан-

ції–джерелу кадром готовності до прийому (CTS). Після прийому кадру CTS станція–джерело ро-