Оборудование, приборы, инструментарий

Цель работы

 

Цель работы - получение практических навыков создания сетей Wi-Fi с топологией IBSS (Ad-hoc), а также исследование влияния различных факторов на пропускную способность беспроводной локальной сети.

 

Продолжительность работы

 

Лабораторная работа рассчитана на 0,05 зачетных единицы, 2 часа

Оборудование, приборы, инструментарий

 

В состав лабораторного стенда входит:

 

· Wi-Fi роутер,

· ПК,

· соединительные кабели.

 

Краткие теоретические сведения

 

Сети стандарта 802.11 можно конструировать по-разному. Существует две основных топологии беспроводных ЛВС:

· Независимая базовая зона обслуживания (Independent Basic Service Set, IBSS), которая также называется Ad-hoc,

· Базовая зона обслуживания (Basic Service Set, BSS).

Зона обслуживания (service set) - это логически сгруппированные устройства. Технология WLAN позволяет устройства подключаться к сети путем передачи широковещательных сигналов в эфир на одной из возможных несущих частот. При этом передающая станция вначале передает идентификатор зоны обслуживания (Service Set Identifier, SSID), а станция-приемник использует SSID для фильтрации получаемых сообщений.

Топология IBSS представлена на рис. 1 и представляет собой группу работающий в соответствии со стандартом 802.11 станций, связывающихся непосредственно между собой. По сути IBSS является простой одноранговой WLAN, поэтому иногда называется эпизодической (Ad-hoc) сетью.

 

Рис. 1. – Топология IBSS

 

IBSS возникает, когда устройства формируют самоподдерживающуюся сеть без использования точки доступа. Устройства устанавливают соединения друг с другом при возникновении необходимости, создавая общую зону обслуживания, не имеющую подключение к проводной локальной сети.

Не существует ограничений на количество устройств в одной IBSS, однако связь устройств, находящихся далеко друг от друга может быть затруднена вследствие проблемы «скрытого узла». Проблема скрытого узла заключается в том, что удаленные абонентские станции не находятся в зоне действия друг друга, и при одновременной попытке двух удаленных станций получить доступ к среде возникает коллизия.

 

Механизм доступа к среде стандарта 802.11

 

В сетях стандарта 802.11 для доступа к среде используется технология CSMA/CA. Реализация этой технологии осуществляется при посредстве распределенной функции координации (Distributed Coordination Function, DCF). Для доступа к среде каждая станция сначала должна проверить, используется ли несущая. Этот процесс включает два метода:

· Проверка физического уровня на предмет наличия несущей,

· Использование виртуальной функции контроля несущей, вектора распределения сети (Network Allocation Vector, NAV).

Вектор распределения сети – это таймер (счетчик), значение которого обновляется данными фреймов, передаваемых через среду. Фреймы, передаваемые через среду, содержат поле продолжительности. Вектор распределения сети обновляется значением поля продолжительности, и таким образом станция не пытается начать передачу, пока вектор распределения сети не уменьшится до нуля. Станция обновляет значение вектора распределения сети только тогда, когда полученное значение поля продолжительности превышает таковое, уже хранимое в векторе.

В случае, когда две станции используют одно и то же значение вектора распределения сети, они узнают о том, что среда освободилась, одновременно, и сразу же попытаются начать передачу, что приведет к возникновению коллизии. Чтобы избежать этой ситуации, механизм DCF использует таймер случайной задержки.

При использовании алгоритма случайной задержки абонентская станция выбирает задержку случайным образом в диапазоне от 0 до значения, соответствующего ширине окна конкуренции (Contention Window, CW). По умолчанию значения CW устанавливаются производителем и хранятся в сетевой карте станции. Нетрудно заметить, что уменьшение ширины окна конкуренции приводит к ускорению доступа к среде данной станции.

Перед передачей станция случайным образом выбирает значение между 0 и текущим значением CW. Случайное значение представляет собой количество канальных интервалов по стандарту 802.11, в течение которых станция будет воздерживаться от передачи после освобождения среды. В каждом канальном интервале происходит прослушивание несущей, и если несущая свободна, значение задержки декрементируется. В том случае, когда обнаруживается, что среда занята, к счетчику задержек добавляется значение поля продолжительности из фрейма передающий в настоящий момент станции.

В тот момент, когда станция готова к передаче, она отправляет фрейм, содержащий адрес станции назначения. Станция назначения отвечает станции-отправителю фреймом подтверждения. Если фрейм подтверждения не получен, считается, что произошла коллизия. В этом случае станция обновляет значение счетчика задержек, удваивает ширину окна конкуренции и начинает процесс доступа к среде сначала.