Э. Таненбаум - Компьютерные сети. (4-е издание) (PDF) (1130118), страница 79
Текст из файла (страница 79)
4.10. Множественный доступ со спектральным разделениемПротоколом поддерживаются три класса трафика: 1) ориентированный насоединение с постоянной скоростью передачи данных, например, несжатое видео; 2) ориентированный на соединение с переменной скоростью передачи данных, например, передача файлов; 3) дейтаграммный трафик, как, например,UDP-пакеты. Для двух ориентированных на соединение протоколов идея заключается в том, что если станция А хочет связаться со станцией В, она сначаладолжна вставить кадр CONNECTION REQUEST (запрос на соединение) в свободный интервал управляющего канала В. Если станция В согласна, связь происходит поканалу данных А.У каждой станции есть два передатчика и два приемника.1.
Приемник с фиксированной длиной волны для прослушивания своего управляющего канала.2. Передатчик с настраиваемой длиной волны для передачи по управляющемуканалу другой станции.3. Передатчик с фиксированной длиной волны для передачи кадров данных.4. Приемник с настраиваемой длиной волны для приема кадров данных.Другими словами, каждая станция прослушивает свой управляющий каналдля получения запросов, но должна настраиваться на длину волны передатчика312Глава 4. Подуровень управления доступом к средедля получения данных.
Настройка длины волны осуществляется с помощью интерферометра Фабри—Перо или Маха—Цандера, отсекающего все длины волн,которые не входят в требуемый диапазон.Рассмотрим теперь, как станция А устанавливает канал связи класса 2 состанцией В, например, для переноса файлов. Сначала станция А настраиваетсвой приемник данных на канал данных станции В и ждет интервала состояния.В этом интервале сообщается, какие управляющие интервалы свободны в данный момент, а какие заняты.
Так, на рис. 4.10 мы видим, что из восьми управляющих интервалов станции В свободны только интервалы 0, 4 и 5. Остальныеинтервалы заняты (помечены крестиками).Станция А выбирает один из свободных интервалов, например, интервал 4,и вставляет в него свое сообщение с запросом на связь (CONNECTION REQUEST). Поскольку станция В постоянно прослушивает свой управляющий канал, она видитзапрос и разрешает установление связи, назначая интервал 4 станции А. Это назначение объявляется в интервале состояния управляющего канала. Когда станция А видит это назначение, она понимает, что односторонняя связь установлена.Если станция А запрашивала двустороннюю связь, тот же алгоритм повторяетсяс той разницей, что теперь станция В запрашивает связь у станции А.Может случиться так, что станции Л и С одновременно будут пытаться захватить интервал 4 станции В.
В этом случае интервал не достанется никому. Обестанции заметят это, отслеживая интервал состояния в управляющем каналестанции В. После этого станции Аи С подождут в течение случайного интервалавремени и попытаются еще раз.Таким образом, у каждой станции есть бесконфликтный способ послать другой станции короткое управляющее сообщение. Чтобы переслать файл, станция А посылает станции В управляющее сообщение примерно такого содержания: «Пожалуйста, просмотрите мои выходные данные в интервале 3. Там длявас есть кадр данных». Получив управляющее сообщение, станция В настраиваетсвой приемник на выходной канал станции А, чтобы прочитать информационный кадр. В зависимости от протокола более высокого уровня, станция В можетиспользовать тот же самый механизм, чтобы при необходимости послать обратно подтверждение.Проблема может возникнуть, если станции А к С одновременно соединены состанцией В и при этом обе вдруг предложат станции В посмотреть в интервал 3.Станции В придется выбрать случайным способом одну из станций, при этомдругая передача будет потеряна.Для трафика с постоянной скоростью передачи данных используется одна изразновидностей этого протокола.
Когда станция А просит о предоставлении связи, она одновременно с запросом говорит нечто такое: «Можно я буду посылатьвам кадр в интервале 3?» Если станция В может принять его (то есть интервал 3свободен), устанавливается соединение с гарантированной пропускной способностью. В противном случае станция А может попытаться изменить свое предложение, выбрав другой свободный интервал.Для трафика третьего типа (дейтаграмма) используется еще один вариантпротокола. Вместо того чтобы вставлять запрос CONNECTION REQUEST в только чтоПротоколы коллективного доступа313найденный управляющий интервал (4), станция пишет сообщение DATA FOR YOU INSLOT 3 («данные для вас в интервале 3»). Если станция В свободна во время следующего интервала 3, передача будет успешной. В противном случае кадр с данными теряется.
При такой связи соединение не требуется.Возможно несколько вариантов реализации всего протокола. Например, вместо того чтобы предоставлять каждой станции свой управляющий канал, можнораспределить один управляющий канал между всеми станциями. Каждой станции предоставляется блок интервалов в каждой группе; таким образом, несколько виртуальных каналов эффективно мультиплексируются в одном физическом.Кроме того, для каждой станции можно использовать только один настраиваемый приемник и один настраиваемый передатчик. Для этого каждый каналстанции делится на т управляющих интервалов, за которыми будет следоватья + 1 информационный интервал. Недостатком такого подхода является то, чтоотправителям придется дольше ждать управляющий интервал, и последующиекадры данных тоже сдвинутся дальше, так как между ними располагаютсяуправляющие кадры.Разработано и реализовано множество WDMA-протоколов, различающихсяв деталях. У некоторых один канал управления, у других — несколько.
В некоторых задержка распространения учитывается, в некоторых — нет. Одни учитывают время настройки, другие — нет. Протоколы также различаются сложностьюобработки, пропускной способностью и масштабируемостью. Благодаря большому числу используемых частот систему иногда называют DWDM (DenseWavelength Division Multiplexing — мультиплексирование по длине волны высокой плотности). Дополнительную информацию см. в (Bogineni и др., 1993; Chen,1994; Goralski, 2001; Levine and Akyildiz, 1995).Протоколы беспроводных локальных сетейС ростом доли переносных компьютеров и средств связи растет и потребность вих соединении с внешним миром.
Даже самые первые мобильные телефоны могли связываться с другими телефонами. У первых портативных компьютеров такой способности не было, однако вскоре широкое распространение получили модемы. Чтобы перейти в подключенный режим (on-line), компьютер следовалоприсоединить к телефонной розетке. Необходимость подключения к фиксированной сети означала, что компьютеры были переносными, но не мобильными.Чтобы называться мобильными, портативные компьютеры должны использовать для связи радио (или инфракрасные волны).
В этом случае их владельцысмогут читать и посылать письма по электронной почте, находясь в автомобилеили на катере. Систему, состоящую из портативных компьютеров, общающихсяпо радио, можно рассматривать как беспроводную локальную сеть — мы уже обсуждали это в разделе «Беспроводные ЛВС: 802.11».
Свойства таких сетей отличаются от свойств обычных локальных сетей, таким сетям требуются специальные протоколы управления доступом к носителю (MAC). В данном разделе мыпознакомимся с некоторыми из этих протоколов. Подробнее о беспроводных локальных сетях можно прочитать в (Geier, 2002; О'Нага and Petrick, 1999).314Протоколы коллективного доступаГлава 4. Подуровень управления доступом к средеОбычная конфигурация беспроводных локальных сетей подразумевает наличие офисного здания с заранее размещенными в нем базовыми станциями (называемыми также точками доступа).
Все базовые станции соединены друг с другоммедным проводом или оптоволоконным кабелем. Если мощность передатчиковбазовых станций и переносных компьютеров настроена так, что диапазон приемасоставляет около 3-4 м, то каждая комната становится сотой, а все здание превращается в большую сотовую систему, подобную традиционной сотовой телефонной системе, описанной в главе 2. В отличие от обычной сотовой системы, укаждой соты в данном случае всего один канал, покрывающий весь доступныйчастотный диапазон и работающий со всеми станциями, находящимися в нем.Обычно пропускная способность такого канала составляет от 1 до 2 Мбит/с.В дальнейших рассуждениях для простоты мы допустим, что все передатчикиработают в неком фиксированном диапазоне.
Когда приемник попадает в зонуприема двух активных передатчиков, результирующий сигнал искажается и становится бесполезен, поэтому здесь мы больше не будем рассматривать системытипа CDMA. Важно понимать, что в некоторых беспроводных ЛВС не все станции находятся в пределах досягаемости друг друга, что приводит к возникновению разного рода сложностей. Кроме того, при установке беспроводных сетей впомещении присутствие стен между станциями может оказать сильнейшее влияние на эффективный диапазон каждой станции.Можно наивно попытаться применить в локальных беспроводных сетях протокол CSMA (Carrier-Sense Multiple Access — множественный доступ с опросомнесущей) — просто прослушивать эфир и осуществлять передачу только тогда,когда он никем не занят. Однако проблема заключается в том, что в действительности имеет значение интерференция на приемнике, а не на передатчике, поэтому этот протокол здесь не годится.
Чтобы наглядно увидеть суть проблемы, рассмотрим рис. 4.11, где показаны четыре беспроводные станции. Для нашейпроблемы не имеет значения, какая из них является базовой, а какая — переносной. Мощность передатчиков такова, что интерферировать могут только соседние станции, то есть А с В, С с В и D, но не с А.hkЗона радиоприемаабРис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
