Э. Таненбаум - Компьютерные сети. (4-е издание) (DJVU) (1130092), страница 93
Текст из файла (страница 93)
Можно вполне обоснованно удивляться тому, что же в этом хорошего, Ну, видимо, три — это просто счастливое число для комитета 802.11. Стандарт 802.11: протокол подуровня управления доступом к среде Однако вернемся из области электротехники в область сотригег зс>енсе, Протокол подуровня МАС (напомним, МАС расшифровывается как Мог(>ит Ассеэз Сопгго1 — управление доступом к среде) в стандарте 802.11 довольно сильно отличается от аналогичного' протокола Е1Ьегпег благодаря присущей беспроводным сетям сложности по сравнению с проводными сетямн. В Егйегпег станция просто ожидает, пока в канале настанет тишина, и тогда начинает передачу.
Если шумовой всплеск не приходит обратно в течение времени, необходимого на пересылку 64 байт, то можно утверждать, что кадр почти наверняка доставлен корректно. В беспроводных сетях такой фокус не проходит. Во-первых, существует проблема скрытой станции — мы уже упоминали о ней ранее, а сейчас приводим е>це и иллюстрацию (рис. 4.23, а).
Поскольку не все станции могут слышать друг друга, передача, идущая в одной части соты, может быть просто не воспринята станцией, находящейся в другой ее части. В приведенном на рисунке примере станция С передает данные станции В. Если станция А прослушает канал, она не обнаружит ничего подозрительного и сделает ложный вывод о том, что она имеет право начать передачу станции В.
Кроме того, есть и обратная проблема, показанная на рис. 4.23, б. Здесь В хочет отправить данные для станции С и прослушивает канал. Услышав, что в нем уже осуществляется какая-то передача, станция В делает опять-таки ложный вывод о том, что передача для С сейчас невозможна. Между тем станция А — источник сигнала, который смутил станцию В, — может на самом деле осуществлять передачу для станции Р (на рисунке не показана). Ситуация усугубляется еще и тем, что большинство радиосистем являются полудуплексными, то есть не могут одновременно и на одной и той же частоте посылать сигналы и воспринимать всплески шума на линии.
В итоге 802.11 не может использовать, как Е1Ьегпец метод СИМА/СР. Как бороться с этой проблемой? Стандарт 802.11 поддерживает два режима работы. Первый называется РСГ (Р(згг(Ьцгед Соотг(Ь>агюп Рипсгюп — распределвнная координация) и не имеет никаких средств централизованного управления (в этом смысле напоминая Е1Ьегпег).
Второй режим, РСР (Ро1пг СоогЙпагюп Гипсвоп — сосредоточенная координация), подразумевает, что базовая станция берет на себя функцию управления активностью всех станций данной соты. Все реализации стандарта должны поддерживать РСГ, тогда как РСг является дополнительной возможностью. Сейчас мы перейдем к рассмотрению этих режимов. В режиме РСР 802.11 использует протокол, называемый СЗМА/СА (СЕМА «41Ь Со!!1зюп Ачок1апсе — СЕМА с предотвращением коллизий). Здесь ведется прослушивание как физического, так и виртуального канала. Протокол СЕМА/СА может работать в двух режимах.
В первом режиме станция перед передачей про- 346 Глава 4. Подуровень управления доступом к среде Станция А хочет передать данные для В, но не слышит, что В уже занята Станция В хочет передать денные для С, но ошибочно считает, что у нее ничего не получится адиус действия первдатчикв А Радиу перед Рис.
4.23. Проблема скрытой станции (а); проблема засвеченной станции (6) Другой режим СЕМА/СА основан на протоколе МАСАЧг и использует контроль виртуального канала, как показано на рис. 4.24. В этом примере станция А хочет передать данные станции В. Станция С находится в зоне действия (то есть слышит) А, а также, возможно, в зоне действия В, но это не имеет значения, Станция 0 входит в зону действия В, но не входит в зону действия А. Время — > Рис. 4.24.
Использование прослушивания виртуального канала в протоколе СВМА/СА Протокол начинает работать тогда, когда А решает, что ей необходимо послать данные В. А посылает станции В кадр КТБ, запрашивая разрешение на пе- слушивает канал. Если он свободен, начинается пересылка данных. Во время пересылки канал не прослушивается, и станция передает кадр целиком, причем он может быть разрушен на стороне приемника из-за интерференции сигналов.
Если канал занят, отправитель дожидается его освобождения и затем начинает передачу. Если возникает коллизия, станции, не поделившие между собой канал, выжидают в течение случайных интервалов времени (пспользуется двоичный экспоненцпальный откат такой же, как в ЕГЬегпет) и затем снова пытаются отправить кадр. Беспроводные локальные сети 347 редачу, Если В может принять данные, она отсылает обратно положительное подтверждение, кадр СТЗ.
После приема СТЯ А запускает таймер АСК и начинаег передачу данных. В случае корректного приема В генерирует кадр АСК, сообщающий станции А о конце передачи. Если интервал времени таймера на станции А истекает прежде, чем получен АСК, весь алгоритм работы протокола повторяется с самого начала. Теперь рассмотрим этот же процесс с точки зрения станций С и Р.
С находится в зоне действия А, поэтому она также принимает кадр КТ5 и понимает, что скоро по каналу будут передаваться какие-то данные и лучше прп этом помолчать и подождать окончания активности соседних станций. Исходя из информации, содержащейся в ЕТЯ, станция С может предположить, сколько времени займет передача последовательности, включая конечный АСК. В течение этого промежутка С считает, что ее виртуальный канал занят и она может отдыхать. Индикацией такого состояния является последовательность ХАН (Хесвогк А11осамоп Несгог — вектор выделенной сети), показанная на рис. 4.24.
Станция В не слышит КТЗ, посылаемый А, зато слышит СТ5, посланный станцией В, и также выставляет ХАН. Обратите внимание: сигналы ХАН не передаются, а являются лишь внутренними напоминаниями станций о том, что нужно хранить молчание в течение определенного промежутка времени. В противоположность проводным каналам, беспроводные шумны н ненадежны, в какой-то степени из-за СВЧ-печей, работающих в том же диапазоне. В результате вероятность корректной передачи кадра уменьшается пропорционально увеличению длины кадра. Если вероятность ошибки в одном бите равна р, то вероятность того, что и-битный кадр будет принят корректно, равна (1-р)". Например, для р = 10-" вероятность корректной передачи полного Ег)1егпег-кадра длиной 12 144 бит составляет менее 30 Ж.
Если р = 10 ', примерно один кадр из 9 будет испорчен. Даже при р = 10 з более 1 Ж кадров будет испорчено, то есть за 1 секунду ошибки в кадрах будут возникать примерно 12 раз. Длинные кадры вообще имеют очень мало шансов дойти до получателя неповрежденными, и их нужно посылать заново. Для решения проблемы зашумленных каналов беспроводных сетей применяется разбиение кадров на небольшие отрезки, каждый из которых содержит собственную контрольную сумму. Фрагменты нумеруются и подтверждаются индивидуально с использованием протокола с ожиданием (то есть отправитель не может передать фрагмент с номером Й + 1, пока не получит подтверждения о доставке фрагмента с номером я).
Захватив канал с помощью диалога, состоящего из нТ5 и СТо, отправитель может передать несколько кадров подряд, как показано на рис. 4.25. Последовательность фрагментов называется пачкой фрагментов. Фрагментация повышает производительность путем принудителыюй повторной пересылки коротких отрезков кадров, в которых произошла ошибка, а не кадров целиком.
Размер фрагмента не закрепляется стандартом, а является настраиваемым параметром каждой ячейки беспроводной сети и может оптимизироваться базовой станцией. Механизм выставления ХАН удерживает станции от передачи только до прихода первого подтверждения о доставке. Но есть и другой 348 Глава 4. Подуровень управления доступом к среде механизм (он описан далее), позволяющий получателю принять всю пачку фраг- ментов без интерференции с сигналами сторонних станций, Пачка фрагментов Время — Ч» Рис. 4.25.
Пачка фрагментов Итак, все описанное ранее относится к режиму ПСГ (режим распределенной координации) стандарта 802.11. В данном режиме отсутствует централизованный контроль, и станции самостоятельно борются за эфирное время примерно так же, как в Ег)тегпеп Но беспроводные сети могут работать и в другом режиме, который называется РСГ (режим сосредоточенной координации), Здесь базовая станция опрашивает все подчиненные ей станции, выявляя те из них, которые требуют предоставить им канал. Порядок «выступлений» полностью и централизованно координируется базовой станцией, поэтому коллизии в режиме РСГ исключены. Стандарт лишь предписывает осуществлять такую координацию, но не дает конкретных указаний, касающихся частоты, порядка опросов илн наличия либо отсутствия каких-либо приоритетов у отдельных станций. Механизм основан на том, что базовая станция широковещательным способом периодически (10 — 100 раз в секунду) передает сигнальный кадр.
В нем содержатся такие системные параметры, как последовательности смены частот и периоды пребывания на частотах (для ГН88), данные для синхронизации и т, д. Он также является приглашением для новых станций, которые желают войти в список опрашиваемых станций. Попав в этот список, станция получает гарантированную долю пропускной способности (при определенных параметрах скорости), то есть ей гарантируется качество обслуживания. Аккумуляторы имеют свойство разряжаться, поэтому в беспроводных сетях экономия электроэнергии — зто очень животрепещущий вопрос. В частности, базовая станция может приказать станции идти спать (то есть перейти в режим пониженного потребления) до тех пор, пока ее не разбудят (базовая станция или пользователь).
Однако даже в таком «сонном» режиме станция должна иметь возможность сохранять в буфере приходящие кадры для последующей их обработки. Режимы РСГ и 11СГ могут сосуществовать даже внутри одной соты сети. Поначалу ато может показаться нереальным: как зто так — сосредоточенный и рас- Беспроводные локальные сети 349 пределенный контроль одновременно7 Однако стандарт 802.11 действительно предлагает такую возможность.
Это делается путем очень аккуратного определения межкадрового интервала. После отправки кадра необходимо какое-то время простоя, прежде чем какая-либо станция получит разрешение послать кадр. Всего определено четыре интервала, каждый из которых имеет собственное предназначение. Они изображены на рис. 4.26.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
