Э. Таненбаум, Д. Уэзеролл - Компьютерные сети (1114668), страница 87
Текст из файла (страница 87)
Интуитивно ясно, что оптимальным уровнемдля начала поиска будет тот, на котором среднее число конкурирующих в интервалестанций равно 1, то есть уровень, на котором 2–iq = 1. Отсюда i = log2q.Были разработаны многочисленные усовершенствования базового алгоритма —в частности, некоторые детали обсуждаются у Бертсекаса (Bertsekas) и Галлагера(Gallager) в издании 1992 года. Например, рассмотрим случай, при котором передаватьхотят только станции G и H. На узле 1 произойдет конфликт, поэтому будет проверенузел 2.
Он окажется пустым. Узел 3 проверять нет смысла, так как там гарантированнобудет столкновение. (Нам известно, что под узлом 1 находятся 2 или более станций,а так как под узлом 2 нет ни одной станции, то все они должны быть под узлом 3.)Поэтому проверку узла 3 можно пропустить и сразу проверить узел 6. Поскольку подузлом 6 ничего не оказалось, то проверку узла 7 также можно пропустить и проверитьузел G.302 Глава 4. Подуровень управления доступом к среде4.2.5. Протоколы беспроводных локальных сетейСистему, состоящую из портативных компьютеров, общающихся по радио, можно рассматривать как беспроводную локальную сеть — мы уже обсуждали это выше.
Такаялокальная сеть — пример сети на базе широковещательного канала. Ее свойства отличаются от свойств проводных локальных сетей, поэтому здесь требуются специальныепротоколы управления доступом к среде (MAC). В данном разделе мы познакомимсяс некоторыми из этих протоколов. Далее мы также подробнее поговорим о стандарте802.11 (WiFi).Распространенная конфигурация беспроводных локальных сетей подразумеваетналичие офисного здания с заранее размещенными в нем точками доступа. Все точкидоступа соединены друг с другом медным проводом или оптоволоконным кабелем;они рассылают данные на пользовательские станции.
Если мощность передатчиковточек доступа и переносных компьютеров настроена так, что диапазон приема составляет около десятка метров, то соседние комнаты становятся единой сотой, а всездание превращается в большую сотовую систему, подобную традиционной сотовойтелефонной системе, описанной в главе 2. В отличие от обычной сотовой системы,у каждой соты в данном случае всего один канал, работающий со всеми станциями,находящимися в нем, включая точку доступа. Обычно пропускная способность такогоканала составляет от несколько мегабит в секунду до 600 Мбит/с.Мы уже говорили выше, что обычно беспроводные системы не имеют возможностираспознавать коллизии в тот момент, когда они происходят.
Принимаемый сигнална станции может быть очень слабым, возможно, в миллион раз слабее излучаемого.Искать его — то же самое, что искать иголку в стоге сена. Для обнаружения уже случившихся коллизий и других ошибок применяются подтверждения.Есть и еще одно очень важное различие между проводными локальными сетямии беспроводными. В беспроводной сети у станций иногда нет возможности передаватьили получать кадры с других станций из-за ограниченного диапазона радиопередачи.В проводных сетях, если одна станция отправляет кадры, все остальные его получают.Такая особенность приводит к различным сложностям.Для простоты мы допустим, что каждый передатчик работает в некой фиксированной области, которую можно представить как регион покрытия, имеющий форму круга.
Внутри него другая станция может слышать и принимать данные с этой станции.Важно понимать, что на практике регион покрытия будет неправильной формы, таккак распространение радиосигналов зависит от среды. Стены и другие препятствия,ослабляющие и отражающие сигналы, приводят к тому, что сила сигнала в разныхнаправлениях меняется. Однако модель с окружностью для наших целей вполне подходит.Можно наивно попытаться применить в локальных беспроводных сетях протоколCSMA (Carrier-Sense Multiple Access — множественный доступ с опросом несущей) — просто прослушивать эфир и осуществлять передачу только тогда, когда онникем не занят. Однако проблема заключается в том, что в действительности имеетзначение интерференция на приемнике, а не на передатчике, поэтому этот протоколдля беспроводных сетей подходит не очень хорошо.
Чтобы наглядно увидеть суть проблемы, рассмотрим рис. 4.11, где показаны четыре беспроводные станции. Для нашей4.2. Протоколы коллективного доступа 303проблемы не имеет значения, какая из них является точкой доступа, а какая — переносной. Мощность передатчиков такова, что взаимодействовать могут только соседниестанции, то есть A с B, C с B и D, но не с A.Рис. 4.11. Беспроводная локальная сеть: а — A и C — скрытые станции во время пересылкиданных на B; б — B и C — засвеченные станции во время пересылки данных на A и DСначала рассмотрим, что происходит, когда станции A и C передают данные станции B, как изображено на рис. 4.11, а.
Если станция A отправляет данные, а станция Cсразу же опрашивает канал, то она не будет слышать станцию A, поскольку та расположена слишком далеко, и может прийти к неверному выводу о том, что канал свободен и что можно посылать данные станции B. Если станция C начнет передавать, онабудет конфликтовать со станцией B и исказит кадр, передаваемый станцией A. (Мыпредполагаем, что никакая схема по типу CDMA не используется для предоставлениянескольких каналов, поэтому из-за коллизий сигналы искажаются и оба кадра разрушаются.) Нам необходим MAC-протокол, который предотвратит такой тип коллизий, ведь это лишняя трата полосы пропускания. Проблема, заключающаяся в том,что одна станция не может слышать возможного конкурента, поскольку конкурентрасположен слишком далеко от нее, иногда называется проблемой скрытой станции(hidden terminal problem).Теперь рассмотрим другую ситуацию: станция B передает данные станции A в то жевремя, когда станция С хочет начать передачу станции D, как показано на рис. 4.11, б.Станция С при опросе канала слышит выполняемую передачу и может ошибочнопредположить, что она не может передавать данные станции D (пунктирная стрелкана рисунке).
В действительности такая передача создала бы помехи только в зоне отстанции B до станции C, где в данный момент не ведется прием. Нам необходим MACпротокол, который предотвратит такой тип задержек, ведь это лишняя трата полосыпропускания. Такая ситуация иногда называется проблемой засвеченной станции(exposed terminal problem).Сложность заключается в том, что перед тем как начать передачу, станции необходимо знать, есть ли какая-нибудь активность в радиодиапазоне вблизи приемника.Протокол CSMA же всего лишь может сообщить об активности вокруг передатчикапутем опрашивания несущей.
В случае передачи по проводу все сигналы достигаютвсех станций, поэтому такого различия не наблюдается. Однако во всей системе одновременно только одна станция может вести передачу. В системе с использованиемрадиосвязи, радиус передачи и приема которой ограничен небольшими зонами, одновременно могут передавать данные несколько станций, если только они передают различным принимающим станциям, находящимся достаточно далеко друг от друга.
Нам304 Глава 4. Подуровень управления доступом к среденужно, чтобы даже в растущей ячейке одновременная передача не прекращалась —точно так же гости на вечеринке не ждут, пока все замолчат, чтобы начать говорить.Одновременно в большом помещении может происходить несколько разговоров, еслитолько не все пытаются пообщаться с одним и тем же собеседником.Одним из первых значительных протоколов, разработанных для беспроводных локальных сетей и умеющих справляться с этими проблемами, является MACA (MultipleAccess with Collision Avoidance — множественный доступ с предотвращениемколлизий) (Karn, 1990).
Идея, лежащая в основе этого протокола, заключается в том,что отправитель заставляет получателя передать короткий кадр, чтобы окружающиестанции могли услышать эту передачу и воздержаться от действий на время, требуемое для приема большого информационного кадра. Эта техника заменяет техникупрослушивания несущей.Протокол MACA проиллюстрирован на рис. 4.12.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
