Беспроводной
Ethernet.Введение
Несмотря
на то что портативные
компьютеры и раньше могли
связаться с внешним миром
при помощи модема, такое
решение все же не
позволяло сделать их
полностью мобильными, так
как оно требовало наличия
проводного соединения.
Чтобы быть по-настоящему
мобильными, портативные
компьютеры должны
использовать для связи
радио- (или инфракрасные)
сигналы. Вместе с тем,
отсутствие независимого
от производителя
стандарта на беспроводные
локальные сети сдерживало
распространение этой
технологии. Комитет 802.11 занялся
разработкой стандарта еще
в самом начале 90-х годов, но
окончательная версия была
одобрена лишь в июне 1997
года.
На Западе
беспроводные сети нашли
широкое применение на
таких вертикальных рынках,
как здравоохранение,
розничная торговля,
производство, где
работникам приходится
часто перемещаться с места
на место, при этом им
по-прежнему необходим
доступ в сеть для передачи
и получения информации. В
России помимо кризиса
указанных сфер экономики
(за исключением, пожалуй,
торговли) внедрение
беспроводных технологий
для локальных сетей
сдерживалось еще и тем,
что, в отличие от всего
мира, частота 2,4 ГГц у нас
не была открыта для
использования.
Стандарт
802.11 определяет физический
(уровень 1 в модели OSI) и MAC- (нижний
подуровень канального
уровня) уровни, причем в
качестве физической среды
передачи он позволяет
использовать как
инфракрасное излучение,
так и радиоволны (см.
Рисунок 6). С принятием
стандарта 802.11 технология Ethernet
стала
еще более универсальной.
Рисунок
6.Протокол 802.11 описывает
физический и MAC-уровни
беспроводной сети.
Стандарт предусматривает
один уровень MAC и три
различных физических
уровня
Проблема
скрытого узла
Ввиду
особенностей среды
передачи, беспроводная
локальная сеть имеет
несколько иные свойства,
нежели традиционная
кабельная локальная сеть,
поэтому и на подуровне MAC протокол
множественного доступа с
обнаружением несущей (Carrier
Sense Multiple Access, CSMA) не может
использоваться в том виде,
какой он имеет в проводном Ethernet - вместо
обнаружения (Collision
Detect, CD) он
предусматривает
предотвращение коллизий (Collision
Avoidance, CA).
Стандарт 802.11 базируется на
предложенном еще в 1990 году
Карном протоколе
множественного доступа с
предотвращением коллизий (Multiple
Access with Collision Avoidance, MACA). В типичной
конфигурации беспроводная
сеть представляет собой
совокупность
распределенных по зданию
офиса базовых станций и
мобильных клиентов (о
возможных конфигурациях
мы поговорим ниже). Если
мощность передатчиков
базовых станций и клиентов
позволяет передавать
сигнал на расстояние 3-4
метра, то каждая комната
представляет собой как бы
отдельную ячейку, или сот,
а все здание - сотовую
систему. Однако, в отличие
от сотовых телефонных
систем, здесь каждая
ячейка имеет только один
канал, причем он занимает
весь доступный диапазон
рабочих частот.
При
нахождении приемника в
радиусе действия двух
активных передающих
устройств из-за наложения
сигнал оказывается
испорчен. Кроме того,
зачастую станции могут
находиться вне пределов
зоны действия друг друга, а
это ведет к дополнительным
сложностям. Первое, что
приходит в голову, -
попытаться
воспользоваться CSMA и передавать
сигнал только тогда, когда
эфир свободен. Однако не
все так просто. Например,
если станция A передает
сигнал станции B, а станция
C находится вне радиуса
действия станции A, то C не
зафиксирует передачи и
ошибочно заключит, что она
может передавать данные. В
результате передача C
вмешается в передачу A, и B
не сможет принять кадр от A.
Невозможность
зафиксировать передачу
потенциального конкурента
ввиду чрезмерной его
удаленности называется
проблемой скрытого узла.
Мы можем рассмотреть и
обратную ситуацию. Пусть B
передает A, и C слышит этот
сигнал. В результате она
может отказаться от
передачи вообще, хотя ее
передача никак не повлияет
на прием станцией A, так как
последняя находится за
пределами радиуса
действия передатчика C. Эта
проблема называется
"проблема слышащей
станции". Иногда в
англоязычной литературе
она именуется "проблема
захвата" (capture problem).
CSMA позволяет
определить, что вблизи
передающей станции
никакой активности в эфире
не наблюдается, тогда как
ей, вообще говоря,
требуется знать, что
активность отсутствует
вблизи принимающей
станции. По проводам
сигналы достигают всех
станций, так что в любой
конкретный момент времени
передачу может
осуществлять только одна
станция. В системах с
небольшим радиусом
действия передатчиков
несколько станций могут
вести передачу
одновременно, если у них
разные адресаты и если эти
адресаты находятся вне
зоны действия друг друга.
Идея
предложенного Карном
протокола состоит в
следующем. Собирающаяся
передать данные станция
посылает сначала короткий
кадр (Request to Send, RTS), в ответ на
который принимающая
станция отправляет
подтверждение о
готовности приема данных (Clear
to Send, CTS). Все находящиеся
поблизости станции
услышат этот обмен
пакетами и воздержатся от
собственной передачи
данных. Если станция
слышит RTS, то она
находится вблизи
передающей станции и
должна воздержаться от
собственной передачи до
получения передающей
станцией подтверждения о
возможности передачи. Если
же станция слышит CTS, то она
находится вблизи
принимающей станции и
должна воздержаться от
собственной передачи на
время всей последующей
передачи данных. Например,
как изображено на Рисунке
2, станция C слышит только RTS, станция D -
только CTS, а станция E - и
тот и другой сигналы. Таким
образом, станции D и E
должны молчать, тогда как
станция C может вести
передачу после
прохождения CTS. Однако это не
предотвращает коллизий,
так как два запроса RTS могут быть
отправлены одновременно
разными станциями. В
результате одна из них (или
даже обе) не получит ответа
CTS за
предопределенный интервал
времени, после чего она
станет ждать случайное
время в соответствии с
алгоритмом
экспоненциального отката,
прежде чем попытается
повторить передачу.
Рисунок
7.Одна передающая станция
может находиться за
пределами радиуса
действия другой, при этом
обе станции будут считать,
что эфир свободен, а
принимающая станция
получит испорченные кадры.
назад
содержание
вперед
|