Alokacja zasobów w kanałach komunikacyjnych w LAN i MAN

Transkrypt

1 Alokacja zasobów w kanałach komunikacyjnych w LAN i MAN Single broadcast channel - random access, multiaccess Statyczna ( FDM,TDM etc.) Wady słabe wykorzystanie zasobów, opóznienia Dynamiczne Założenia: Model stacji ( niezależne, sprzętowo równoprawne...) Pojedynczy (wspólny) kanał transmisji Założenie kolizji ( nie błędu) (a) Continuous Time. (ciągły czas nadawania) (b) Slotted Time ( dyskretne szczeliny startu ( końca?) transmisji) (a) Carrier Sense (wykrywanie trasnmisji ) (b) No Carrier Sense ( bez wykrywania faktu trasmisji ) CD Collision Detect ( wykrycie faktu kolizji )

2 Protokoły wielodostępu Multiple Access Protocols ALOHA Carrier Sense Multiple Access Protocols Collision-Free Protocols Limited-Contention Protocols

3 Pure ALOHA ALOHA ramki są transmitowane niezależnie w dowolnym czasie

4 ALOHA Radio pakietowe ( Packet Radio) Stacja wysyła ramkę natychmiast po otrzymaniu Stacja nasłuchuje (przez max RTT + mały nadmiar) Jeśli otrzyma ACK, to OK., jeśli nie retransmisja Po kilku nieudanych retransmisjach rezygnuje Kontrola błędów ( FCS - Frame check sequence tak jak w HDLC) Jeśli ramka OK i adres jest zgodny z odbiorcą wysyłamy ACK Ramki mogą być uszkodzone przez szumy lub przez trasmisje innych stacji w tym samym czasie ( kolizja) Każde pokrywanie się ramek powoduje kolizję Max wykorzystanie 18%

5 Pure ALOHA (2) Okresy czasu transmisji zagrożone kolizją

6 Slotted ALOHA Czas jest podzielony na określone szczeliny równe czasowi transmisji ramki ( długość ramki też stała i określona) Wymagany centralny zegar lub inny mechanizm synchronizacji Transmisja zaczyna się na na granicy szczeliny Ramki mijają się albo się pokrywają całkowicie (kolizja) Max wykorzystanie 37%

7 Pure ALOHA (3) Przepustowość w zależności od ruchu dla systemów ALOHA

8 CSMA Carrier sense protocols Protokoły wykorzystujące nasłuch transmisji Trasmisja tylko w czasie wolnego kanału (ale zależność od czasu propagacji) Persistent- 1-persistent ciągle ( prawdopodobieństwo 1) 0.5 persistent jw. ale w kolejnych szczelinach czasowych (slotted time) Nonpersitent stacja czeka losowy okres czasu nim zacznie nadawać ( mniej zachłanna)

9 Persistent and Nonpersistent CSMA Porównanie wykorzystania kanału

10 CSMA with Collision Detection Trzy stany CSMA/CD: transmisja, oczekiwanie, przestój

11 Collision-Free Protocols Podstawowy protokół mapy bitowej Protokół rezerwacyjny

12 Bezprzewodowe protokoły LAN Bezprzewodowy LAN. (a) A nadaje (b) B transmituje

13 Wireless LAN Protocols (2) Protokół MACA (Multiple Access with Collision Avoidance) (a) A wysyła RTS do B. (b) B odpowiada CTS do A.

14 SIECI LAN Prezentacja LAN 2005

15 Bezprzewodowe sieci LAN Struktura sieci: Tryb z infrastrukturą BSS = Basic Service Set Access Point (AP) i stacje ESS = Extended Service Set Kilka BSSów połączonych z DS DS Distrybution System ( np. przewodowy LAN) Tryb ad-hoc IBSS = Independent Basic Service Set Mobilność użytkowników

16 Bezprzewodowe sieci LAN Cześć stosu protokołów

17 Access Control

18 Protokół podwarstwy MAC dla a) Problem ukrytej stacji b) Problem eksponowanej (odkrytej) stacji

19 Protokół podwarstwy MAC dla Wykrywanie kanału wirtualnego z użyciem CSMA/CA Używany w trybie DCF NAV Network Allocation Vector

20 Protokół podwarstwy MAC dla Wiązka fragmentów (A fragment burst) Co po zakończeniu NAV? Mechanizm DCF (CSMA / CA)

21 Protokół podwarstwy MAC dla Odstępy międzyramkowe dla SIFS Short Interframe Space PIFS Point Coordination IFS DIFS DCF IFS ( DCF Distributed Coordination Function) EIFS Extended IFS

22 Schemat algorytmu DCF

23 Medium Access Control Logic

24 Struktura ramki Format ramki Typ ramka danych, sterująca i zarządzająca Podtyp RTS, CTS, asocjacje itp., beacon Adresy źródłowej i docelowej stacji bazowej Czas trwania ramki ( i ACK ) do NAV Do lub z systemu dystrybucji ( ETH) MF- będzie więcej fragmentów Retry ponowienie PWR power managment More więcej danych W szyfrowanie WEP (wired equiwalent privacy) O order dane przetwarzane w kolejności Sekwencje (SAP 4 bitowy numer fragmentu, 12 bitowe pole sekwencji)

25 Usługi Usługi dystrybucyjne Association Disassociation Reassociation Distribution Integration Usługi wewnątrzkomórkowe Intercell services Authentication Deauthentication Privacy Data Delivery

26 Wired Equivalent Privacy

27 Szerokopasmowe łącza bezprzewodowe (Broadband Wireless) Wireless local loop (WLL) MMDS Multichannel Multipoint Distribution Services LMDS Local Multipoint Distribution Services Porównanie i Mobilność Budynki vs laptopy Dupleks vs półdupleks Zakres częstotliwości GHz mobilny ethernet bezprzewodowa, stacjonarna TVK Sektorowość stacji FDD i TDD dupleksowanie z podziałem częstotliwości lub czasu Korekcja błędów w warstwie fizycznej Kody Hamminga Dlaczego?

28 Stos protokołu

29 Warstwa fizyczna Środowisko transmisji

30 Warstwa fizyczna Ramki i szczeliny czasowe dla TDD ( time division duplexing)

31 Podwarstwa MAC w Klasy Usług: Constant bit rate service Real-time variable bit rate service Non-real-time variable bit rate service Best efforts service Szyfrowanie ładunku DES, 3DES Wymiana kluczy RSA wraz z certyfikatami X.509

32 Struktura ramki (a) A generic frame. (b) A bandwidth request frame.

33 Bluetooth Bluetooth Architecture Bluetooth Applications The Bluetooth Protocol Stack The Bluetooth Radio Layer The Bluetooth Baseband Layer The Bluetooth L2CAP Layer The Bluetooth Frame Structure

34 Bluetooth Architecture Two piconets can be connected to form a scatternet.

35 Bluetooth Applications The Bluetooth profiles.

36 The Bluetooth Protocol Stack The version of the Bluetooth protocol architecture.

37 The Bluetooth Frame Structure A typical Bluetooth data frame.

38 CDMA Code division multiple access Jedna z technik DSSS direct sequence spread spectrum Wykorzystuje ortogonalność wzajemną par kodów p.tablica trochę matematyki i macierzy M-bitowe chip kody ( sekwencje)

39 Zestawienie metod dostępu do medium Metody i systemy alokacji kanałów dla wspólnego medium