Материал: конспект-лекций

351

зоні радіочастот. Приймаюча станція може одержувати сигнали в діапазоні роботи декількох пе-

редаючих станцій. Передаюча станція спочатку передає ідентифікатор зони обслуговування

(Service Set Ifentifier, SSID). Станція-приймач використовує SSID для фільтрації отриманих сигна-

лів і визначення сигналу, що призначений для неї.

У стандарті 802.11 визначено два способи організації мережі: інфраструктурний

(Infrastructure) і незалежний (Independent), що інколи згадується як одноранговий (Ad-Hoc).

Сукупність станцій, що взаємодіють одна з одною в межах дії однієї точки доступу або од-

норангової мережі, називається базовим набором обслуговування (Basic Service Set, BSS) або не-

залежним базовим набором послуг (Independed Basic Service Set, IBSS). IBSS також називають не-

плановою (Ad-Hoc) мережею, тому що вона по суті являється простою одноранговою WLAN.

У одноранговій мережі центральний вузол відсутній, всі станції є рівноправними членами системи (рис. 2.47).

СтанціяAccounting 1

Рисунок 2.47 – Одноранговий режим

Клієнти безпосередньо встановлюють з'єднання один з одним, внаслідок чого створюється тільки одна базова зона обслуговування (BSS), що не має інтерфейсу для підключення до прово-

дової локальної мережі (тобто відсутня яка-небудь розподільна система, яка необхідна для об'єд-

нання BSS). Обмежень на кількість пристроїв, які можуть входити в одну незалежну базову зону обслуговування, в стандартах не визначено. Але, оскільки кожен пристрій є клієнтом, часто певна кількість членів BSS не може встановити зв'язок внаслідок проблеми прихованого вузла (hidden node issue).

У інфраструктурному режимі функції координації передачі даних виконує спеціальний ви-

ділений вузол, точка доступу. Безпроводові станції користувачів через неї взаємодіють один з од-

ним і пристроями в проводовій мережі. Точка доступу може мати порт висхідного каналу (uplink port), через який BSS підключається до проводової мережі (наприклад, висхідний канал Ethernet).

Схема такої мережі приведена на рис. 2.48.

352

AP

Рисунок 2.48 – Інфраструктурний режим

Декілька інфраструктур BSS, що об'єднані за допомогою проводової або безпроводової ме-

режі, називаються розширеним набором обслуговування (Extended Service Set, ESS). У ESS мо-

жуть об'єднуватися тільки BSS, які працюють в інфраструктурному режимі, але не IBSS. Для такої взаємодії використовуються пристрої канального (мережний міст) або мережного рівня (маршру-

тизатори). Схема такої мережі приведена на рис. 2.49 [8].

AP2

Accounting1 Проводова мережа (розподілена система)

AP1

Рисунок 2.49 – Розширений набір обслуговування

2.3.3 Архітектура стеку протоколів сімейства IEEE 802.11

Сімейство стандартів IEEE 802.11, є частиною сімейства стандартів для локальних і міських мереж і функціонує на фізичному і канальному рівнях моделі OSI. Архітектура протоколу 802.11

представлена на рисунку 2.50.

353

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].

354

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.

355

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.