Projektowanie Sieci Lokalnych i Rozległych wykład 7: rozległe sieci bezprzewodowe

Transkrypt

1 Projektowanie Sieci Lokalnych i Rozległych wykład 7: rozległe sieci bezprzewodowe Dr inż. Jacek Mazurkiewicz Instytut Informatyki, Automatyki i Robotyki Jacek.Mazurkiewicz@pwr.wroc.pl

2 Konferencja Future of Wireless Systems 14 kwietnia br. (środa), w budynku D-20 odbędzie się jedna z największych, spośród organizowanych wyłącznie przez studentów Politechniki Wrocławskiej, konferencja naukowa Future of Wireless Systems Tematyka konferencji to nowoczesne i przyszłościowe rozwiązania łączności bezprzewodowej. Główne zagadnienia: Bezprzewodowe systemy szerokopasmowe tj. HSPA(+), 3GPP-LTE, WiMAX Trendy w przyszłych systemach telekomunikacyjnych: Dynamic Spectrum Access (DSA), Cognitive Radio (CR), Software Defined Radio (SDR) Perspektywy wdrożenia LTE oraz WiMAX w Polsce, Europie i na świecie Prawne aspekty wdrożenia nowych systemów Analiza rentowności inwestycji w przyszłe systemy bezprzewodowe. Podczas spotkania prelekcje wygłoszą przedstawiciele czołowych firm telekomunikacyjnych: Alcatel-Lucent, Comarch, Innovative Solutions, Netia i Telemobile Electronics. W trakcie panelu studenckiego, wysłuchać będzie można również studentów Politechniki Wrocławskiej, którzy zaprezentują efekty realizowanych przez siebie prac magisterskich. Konferencja ma niekomercyjny charakter, wstęp na nią jest bezpłatny. Organizatorem spotkania jest działające na Wydziale Elektroniki Politechniki Wrocławskiej koło naukowe Wireless Group. Więcej informacji o konferencji (m.in. agendę spotkania), oraz jej organizatorach znaleźć można na stronie: Patronat honorowy nad wydarzeniem objął JM Rektor Politechniki Wrocławskiej, Prof. T. Więckowski.

3 Zjawisko ukrytej stacji (1) jest zasięg stacji odbierającej dane brak zasięgu stacji nadającej dane są ukryte nadajniki i odbiorniki

4 Zjawisko ukrytej stacji (2) ukryty nadajnik stacja C ukryta nie słyszy stacji A stacja B musi zawiadomić, że odbiór ze stacji A

5 Zjawisko ukrytej stacji (3) ukryty odbiornik stacja C adresat od stacji D nadaje RTS stacja C nie może wysłać CTS problem w stacji B

6 Zjawisko odkrytej stacji (1) jest zasięg stacji nadającej brak zasięgu stacji odbierającej stacja A nadaje do B stacja C wykrywa transmisję stacja C zatem nie nadaje do stacji D, a mogłaby

7 Zjawisko odkrytej stacji (2) odkryty nadajnik stacja odkryta C ma dane do stacji D dane z C do D brak kolizji transmisji z B do A odpowiedź z D kolizja z transmisją z B C wstrzymuje transmisję, bo ramki idą źle

8 Zjawisko odkrytej stacji (3) odkryty odbiornik stacja odkryta C adresat danych od stacji D stacja D wysyła RTS kolizja z danymi z B brak ramki CTS z C rodzi problem C powinna dać znać, że odkryta, ale nie ma jak!

9 Protokoły dostępu do łącza: Aloha (1) najstarszy, szeroko znany komputer centralny, stacje lokalne start od stacji lokalnej kiedykolwiek = jest ramka kolizje ramek od różnych stacji lokalnych stacja centralna przesyła potwierdzenia ramek brak potwierdzenia - retransmisja

10 Protokoły dostępu do łącza: Aloha (2) Aloha szczelinowa slotted Aloha czas dzielony na szczeliny start od stacji lokalnej od początku najbliższej szczeliny kolizje będą ale ich prawdopodobieństwo spada przepustowość rośnie dwukrotnie względem Aloha

11 Protokoły dostępu do łącza: CSMA/CA 1 Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance ramka gotowa test łącza wolne start transmisji jeśli łącze zajęte czekamy do jego zwolnienia stacja odbiorcza przesyła potwierdzenia: TAK, NIE ramki przekłamane retransmitowane kolizja start równoczesny >1 liczby stacji opóźnienie propagacyjne błąd oceny zajętości łącza jest stosowany także sieciach lokalnych nie eliminuje kolizji z powodu ukrytej stacji

12 Protokoły dostępu do łącza: CSMA/CA 2 bez wymuszania transmisji - nonpersistent - jeśli łącze zajęte - moment nowej próby transmisji - losowy z wymuszeniem transmisji p-persistent - czeka na zwolnienie kanału - z prawdopodobieństwem p próbuje zacząć transmisję w kolejnych szczelinach - długość szczeliny: max czas propagacji w łączu

13 Protokoły dostępu do łącza: BTMA Busy Tone Multiple Access próba rozwiązania problemu ukrytych stacji kanał dzielony jest na dwie części: - podkanał komunikatów dla danych message channel - podkanał zajętości busy-tone channel stacja nadająca w podkanale zajętości - sinusoida stacja mająca nadawać słucha co w kanale zajętości jak wolne start nadawania sinus w podkanale zajętości efektywność 70% sztucznie przycięta szerokość łącza analog-cyfra rozjazd transmisji, blokowanie kanału

14 Protokoły dostępu do łącza: SRMA (1) Slot Reservation Multiple Access dynamiczna rezerwacja przedziałów czasu do nadawania kanał dzielony jest na dwie części: - podkanał komunikatów dla danych message channel - podkanał sterujący control channel stacja sterująca przydział okien dla stacji nadawczych SRMA-RAM: - żądania i odpowiedzi w odrębnych kanałach - w kanale żądań protokół rywalizacyjny: Aloha, CSMA SRMA-RM: - brak podziału kanału sterującego - brak odpowiedzi ze stacji centralnej nowe żądanie

15 Protokoły dostępu do łącza: SRMA (2) SRMA-RAM SRMA-RM

16 Protokoły dostępu do łącza: MSAP BRAM MiniSlotted Alternating Priorities Broadcast Recognizing Access Method dynamiczna rezerwacja, wykrywanie nośnej bezpośrednia łączność wszystkich stacji inaczej nie działa MSAP: - czas dzielony na miniszczeliny długość taka jak maksymalny czas propagacji w sieci - dostęp zmienne priorytety - stacja i zaczęła nadawać idzie cała transmisja - jak zakończy zaczyna (i mod N)+1 jeśli ma co nadać - jeśli nie ma co zaczyna następna

17 Protokoły dostępu do łącza: MSAP BRAM MSAP: BRAM: priorytetowy BRAM = MSAP prioritized BRAM dobry podział na grupy stacji szukanie szczeliny trwa sprawiedliwy BRAM fair BRAM - jeden dostęp jedna ramka od jednej stacji

18 Protokoły dostępu do łącza: MACA MACAW Multiple Access with Collision Avoidance brak wykrywania fali nośnej nim wymiana danych info sterujące: RTS - CTS MACAW większy pakiet info sterującego: RRTS Request for RTS, RTS CTS, DS - ACK DS Data Sending, ACK - Acknowledge

19 Protokoły dostępu do łącza: MACA MACAW

20 Protokoły dostępu do łącza: FAMA BAPU Floor Acquisition Multiple Access jeśli nie wykrywa się nośnej = MACA MACA z nasłuchem łącza przed rozpoczęciem transmisji Basic Access Protocol solution taka inna odmiana MACAW RTS CTS DS ACK, NCTS Not Clear To Send

21 Aloha (1) pierwszy system transmisji radiowej Uniwersytet Hawajski protokół dostępu do łącza Aloha struktura scentralizowana drzewiasta komputer obliczeniowy komputer stykowy (front-end) Menehune TCU terminale proste (Terminal Control Unit) PCU koncentratory (Packet Control Unit) stacje pośredniczące - przekaźniki

22 Aloha (2) dwukierunkowość FDD 407,530 MHz: terminal stacja centralna 413,475 MHz: stacja centralna terminal szerokość kanału: 100 khz prędkość transmisji: 24 kb/s modulacja PSK stacja centralna słyszy wszystkie terminale brak bezpośredniej komunikacji między terminalami

23 Aloha (3) dane ramkowane: - preambuła 100 b synchronizacja - nagłówek 32 b adres użytkownika, przekaźnika, typ i długość ramki - CRC nagłówka 16 b - pole informacyjne 320 lub 640 b (40 lub 80 B) - CRC danych 16 b - time-out: ms na potwierdzenie - 2 kolejki nadawanych pakietów: potwierdzenie wysoki priorytet, odpowiedzi priorytet zwykły - numeracja ramek, ARQ

24 Packet Radio (1) krótkofalarze dane transmitują znaki wywoławcze stacji! radiostacja nadawczo-odbiorcza KF, UKF komputer z emulacją terminala modem TNC komputer-radiostacja RS232C prędkości transmisji: 300 b/s - KF; 1,2-9,6 kb/s UKF; 9,6 56 kb/s mikrofale pasma: 3, 7, 14, 21, 28, 145, 430, 440, 1240 MHz protokół AX.25 modyfikacja X.25 (HDLC) pole adresowe 10 stacji dostęp do łącza CSMA/CD

25 Packet Radio (2) dane ramkowane: - preambuła 8 b synchronizacja - pole adresowe B od 2 do 10 stacji max. 8 pośredników - pole sterujące 8 b typ ramki: dane, potwierdzenia (+), potwierdzenia (-), nawiązanie, przerwanie połączenia - dane użytkownika (0-256B) - suma kontrolna 2 B CRC-CCITT - postambuła 8 b - do 7 ramek przed przyjściem potwierdzenia (+) - brak potwierdzenia (+) retransmisja - statyczny routing słabo! - zazwyczaj max 3 pośredników