Технології бездротових мереж. Сімейство протоколів ieee 802.11

Розглянутий алгоритм реалізації колективного доступу до середовища передачі даних гарантує рівноправний доступ всіх вузлів мережі до середовища.

6. У чому полягає проблема  помилкового блокування вузлів  мережі?

Іноді можливо таке явище, як поширення ефекту помилкових блокувань вузлів, що в кінцевому рахунку може привести до ступору в мережі.

Розглянемо, наприклад, мережа, показану на рис. 1.

Рис. 1 – Виникнення помилкових блокувань вузлів мережі

Нехай вузол B намагається  передати дані вузлу A, посилаючи йому кадр RTS. Оскільки цей кадр одержує  також і вузол C, то останній блокується на час передачі між вузлами A і B. Вузол D, намагаючись передати дані вузлу C, посилає кадр RTS, але оскільки вузол C заблокований, то він не отримує  відповіді і розпочинає процедуру  зворотного відліку зі збільшеним розміром вікна. У той же час кадр RTS, посланий вузлом D, отримує і вузол E, який, невірно припускаючи, що за цим піде сеанс передачі даних від вузла D до вузла С, блокується. Однак це помилкове блокування, оскільки реально між вузлами D і C передачі немає, і таке явище помилкового блокування вузлів може призводити до короткочасного ступору всієї мережі.

7. Як вирішується проблема схованих  вузлів?

Відповідно c алгоритмом RTS/CTS кожен вузол мережі, перед тим як послати дані, спочатку відправляє спеціальне коротке повідомлення, яке називається RTS (Ready-To-Send) і означає готовність цього вузла до відправки даних. Таке RTS-повідомлення містить інформацію про тривалість майбутньої передачі і про адресата і доступно усіх вузлів у мережі (якщо, звичайно, вони не приховані від відправника). Це дозволяє іншим вузлам затримати передачу на час, рівне оголошеній тривалості повідомлення. Приймальна станція, отримавши сигнал RTS, відповідає посилкою сигналу CTS (Clear-To-Send), що свідчить про готовність станції до прийому інформації. Після цього передавальна станція посилає пакет даних, а прийомна станція повинна передати кадр ACK, що підтверджує безпомилковий прийом.

Тепер розглянемо ситуацію, коли мережа складається з чотирьох вузлів: A, B, C і D (рис. 2). Припустимо, що вузол C знаходиться в зоні досяжності тільки вузла A, вузол А знаходиться в зоні досяжності вузлів C і B, вузол B знаходиться в зоні досяжності вузлів A і D, а вузол D знаходиться в зоні досяжності тільки вузла B, тобто в мережі є приховані вузли: вузол C прихований від вузлів B і D, а вузол A приховано від вузла D.

  Вузол С чує вузол А   Вузол А чує вузли С і В

  Вузол В чує вузли A і D   Вузол D чує вузол В

  Вузол С схований від вузлів  B і D Вузол А схований від вузла D

  Вузол  В схований від вузла С  Вузол D схований від вузлів А і С

Рис. 2 – Вирішення проблеми прихованих вузлів в алгоритмі RTS / CTS

У подібній мережі алгоритм RTS/CTS дозволяє справитися з проблемою виникнення колізій, яка не вирішується за допомогою розглянутого базового способу організації колективного доступу в DCF. Нехай вузол A намагається передати дані вузла B; для цього вона посилає сигнал RTS, який, крім вузла B, отримує також вузол C, але не отримує вузол D. Вузол C, отримавши цей сигнал, блокується, тобто призупиняє спроби передавати сигнал до моменту закінчення передачі між вузлами A і B. Вузол B, у відповідь на отриманий сигнал RTS, посилає кадр CTS, який отримують вузли A і D. Вузол D, отримавши цей сигнал, також блокується на час передачі між вузлами A і B.

8. Які способи підвищення швидкості  передачі даних використовуються  в бездротових мережах?

Для підвищення швидкості передачі даних у бездротових мережах використовують наступні методи:

• збільшення пропускної здатності за рахунок видалення частини накладних витрат;
• збільшення пропускної здатності за рахунок попереднього стиснення інформації;
• не використовується задіяння центрального процесора комп'ютера;
• збільшення пропускної здатності за рахунок передачі більшої кількості даних в одному кадрі і видалення міжкадрових тимчасових пауз;
• максимальне збільшення пропускної здатності за рахунок використання декількох (двох) каналів передачі одночасно.

Економічна частина

Розрахуємо витрати, що буде витрачено на придбання обладнання, необхідного для функціонування отриманої мережі.

Мережеве обладнання:

– точка доступу:

D-Link DAP-1353 802.11n up to 300Mbps, вартістю 1129.76 грн.

– кабель:

оптоволоконний  кабель ЭКБ-ДПО (100 м),

11*100=1100 (грн.)

У двох будівлях використовується 12 персональних комп’ютерів, припустимо, що кожен з них коштує 4 тис. грн., тоді вартість ПК 12*4000=48000 (грн.), та 5 серверів, вартістю 20 тис. грн. кожен, тоді 5*20000=100000 (грн.)

Отримаємо сумарну вартість мережі:

1129,76*2+1100+48000+100000=151359,52 (грн.)

 

Завдання

1. Використовуючи пакет NetCracker, вивчити склад і функціональні характеристики типового устаткування бездротових локальних мереж.

Для цього необхідно клацнути правою кнопкою миші на обраному елементі, у вікні, що з’явиться, вибрати пункт  Properties (Свойства). Тут є вся необхідна інформація про дане устаткування.

2. Відповідно до варіанту  завдання побудувати бездротову  мережу класу Infrastructure Mode з використанням стандартів IEEE 802.11.

У мережі класу Infrastructure Mode станції STA взаємодіють одна з одною через точку доступу АР, що виконує в бездротовій мережі роль концентратора (аналогічно тому, як це відбувається в традиційних кабельних мережах) (див. ДОДАТОК А).

3. Проектована бездротова  мережа припускає наявність двох  базових зон BSS, об'єднаних системою розподілу. Система розподілу являє собою сегмент провідної магістралі.

Для провідної магістралі оберемо оптоволоконний кабель ЭКБ-ДПО.

4. Для отриманої моделі  мережі задати необхідні типи  потоків даних між робочими  станціями і серверами і зробити  імітаційне моделювання роботи мережі (див. ДОДАТОК Б).

5. Проаналізувати середнє  завантаження мережного устаткування, а також кількість пакетів,  що втрачаються.

Знайдемо коефіцієнт завантаження мережі в кожній будівлі, для цього  спершу обчислимо величину трафіка.

Р₁=(6,9+13,7+4,4+14,1+7,2+14,2)+(8,8+42,5+7,3+4,4+7,2)+84,3=215 кбіт =0,21 Мбіт – трафік першої будівлі;

К₁=0,21/1=0,21 – коефіцієнт завантаження мережі в першій будівлі.

Р₂=(8,8+42,5+7,3+4,4+7,2)+(6,9+13,7+4,4+14,1+7,2+14,2)+84,3=215 кбіт=0,21 Мбіт – трафік другої будівлі;

К₂=0,21/1=0,21 – коефіцієнт завантаження мережі в першій будівлі.

Кількість пакетів, що втрачаються в даний момент, може змінюватися від 0 до 100 для кожної точки доступу.

 

ДОДАТОК А

 

ДОДАТОК Б

Імітаційне моделювання роботи мережі

Рис. Б1 – Модель мережі

     

     Рис. Б2 – Модель  першої будівлі                         Рис. Б3 – Модель другої будівлі

              

Рис. Б4 – Модель 1-ої кімнати 1-ої будівлі     Рис. Б5 – Модель 1-ої кімнати 2-ої будівлі

                   

Рис. Б6 – Модель 2-ої кімнати 1-ої будівлі     Рис. Б7 – Модель 2-ої кімнати 2-ої будівлі