Implementacja punktu dostêpu do sieci standardu IEEE 802.11 ze wsparciem jakoœci œwiadczonych us³ug

Telekomunikacja Cyfrowa Technologie i Us³ugi Tom 10. Rok 2010/2011 Implementacja punktu dostêpu do sieci standardu IEEE 802.11 ze wsparciem jakoœci œwiadczonych us³ug Marek Natkaniec, Mariusz Witosz, Katarzyna Kosek-Szott, Szymon Szott, Andrzej R. Pach, Andrzej Staniszewski (e-mail: {natkaniec, kosek, szott, pach, staniszewski}@kt.agh.edu.pl; mwitosz@gmail.com) AGH Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Katedra Telekomunikacji STRESZCZENIE W artykule zaprezentowano sposób implementacji mechanizmów zapewniania jakoœci œwiadczonych us³ug w projektowanym punkcie dostêpu do sieci bezprzewodowej standardu IEEE 802.11. Zaprezentowano trzy sposoby zapewnienia QoS: dla warstwy ³¹cza danych (przy u yciu funkcji EDCA standardu IEEE 802.11), dla warstwy sieciowej (przy u yciu dyscyplin kolejkowych) oraz schemat ³¹czony. U ycie tych mechanizmów w punkcie dostêpu do sieci bezprzewodowej umo liwi zarówno poprawê jak i kontrolê jakoœci œwiadczenia us³ug w sieciach standardu IEEE 802.11. S³owa kluczowe: sieci WLAN, punkt dostêpu, jakoœæ obs³ugi, funkcja EDCA, mechanizmy kolejkowania ABSTRACT Implementation of Access Point of IEEE 802.11 Standard with QoS Support The paper is related to the implementation of mechanisms for providing QoS in access point based on IEEE 802.11 standard. Three different methods for providing QoS are showed: for the data link layer (using IEEE 802.11 function), for the network layer (using queuing disciplines), and for the both mentioned layers (using hybrid solution). These mechanisms allow for improving and proper control of services provisioning in IEEE 802.11 wireless local area networks. Key words: WLAN networks, access point, quality of service, EDCA function, queuing disciplines 1. Wstêp Lokalne sieci bezprzewodowe pozwalaj¹ na tworzenie infrastruktury sieciowej bez stosowania sieci sta³ych. Jednak e ca³kowita przepustowoœæ sieci bezprzewodowej standardu IEEE 802.11 [1] jest bardzo ograniczona w porównaniu z sieciami standardu IEEE 802.3 [2]. Dodatkowo zawodnoœæ transmisji bezprzewodowej powoduje degradacjê osi¹ganych parametrów transmisji. Wymagania u ytkowników sieci rosn¹ natomiast w miarê rozwoju Internetu, poniewa jest on coraz czêœciej wykorzystywany do komunikacji g³osowej i wideo. W przypadku zastosowania sieci standardu IEEE 802.11 w charakterze punktów dostêpu (Access Point, AP) do Internetu w miejscu publicznym, konieczne staje siê stosowanie zabezpieczeñ sieci i mechanizmów kontroli jakoœci us³ug (Quality of Service, QoS). Jedynie w ten sposób mo na zapewniæ wszystkim u ytkownikom mo liwoœæ poprawnego korzystania z sieci. W artykule przedstawiono sposób realizacji systemu QoS dla AP standardu IEEE 802.11. AP zbudowany zosta³ w oparciu o uk³ad scalony wyprodukowany przez firmê Atheros. Wspiera on funkcjê dostêpu do medium EDCA (Enhanced Distributed Channel Access) standardu IEEE 802.11 oraz dzia³a w systemie operacyjnym Linux. Zastosowane mechanizmy pozwalaj¹ na kontrolê parametrów QoS w warstwie ³¹cza danych oraz warstwie sieciowej modelu OSI/ISO. Mo liwe jest wykorzystanie jednego z trzech dostêpnych schematów pracy AP: wykorzystanie funkcji EDCA zapewnienie QoS w warstwie ³¹cza danych, wykorzystanie dyscyplin kolejkowych zapewnienie QoS w warstwie sieciowej, wykorzystanie obu mechanizmów. AP ma interfejs graficzny umo liwiaj¹cy u ytkownikowi prost¹ konfiguracjê parametrów bez wnikania w szczegó³y implementacyjne i mechanizmy systemu operacyjnego. Zestaw oferowanych opcji jest na tyle ograniczony i przejrzysty, aby mo liwa by³a sprawna konfiguracja prostej sieci bezprzewodowej, nawet przez niedoœwiadczonego u ytkownika. Mechanizmy zapewnienia QoS s¹ pogrupowane wzglêdem warstwy modelu OSI/ISO. Artyku³ posiada nastêpuj¹c¹ strukturê: Rozdzia³ 2 opisuje zastosowane dyscypliny kolejkowe oraz funkcjê dostêpu do medium EDCA standardu IEEE 802.11. W rozdziale 3 i 4 przedstawiono sposób zapewnienia QoS w warstwie ³¹cza danych, odpowiednio w kierunku do i od abonenta. Sposób zapewnienia QoS w warstwie sieciowej zosta³ opisany w rozdziale 5. Schemat mieszany przedstawiono w rozdziale 6. Praca zosta³a podsumowana w rozdziale 7. 19

2. Dyscypliny kolejkowe i EDCA Bardzo popularn¹ metod¹ zapewnienia QoS jest u ycie dyscyplin kolejkowych. Dyscypliny kolejkowe s¹ algorytmami decyduj¹cymi o kolejnoœci transmisji pakietów. W przypadku klasowych dyscyplin kolejkowych wszystkie pakiety, skierowane przez j¹dro systemu operacyjnego do wys³ania, szeregowane s¹ do odpowiednich klas ruchu sieciowego. Dyscyplina kolejkowa przetwarza kolejno wszystkie klasy ruchu transmituj¹c pakiety nale ¹ce do tej klasy. To, ile pakietów zostanie wys³ane, zale y od parametrów przypisanych klasie pozosta³e oczekuj¹ na transmisjê w nastêpnych cyklach dzia³ania algorytmu. Dyscypliny kolejkowe korzystaj¹ z klasyfikatorów (regu³ klasyfikacji pakietów) w celu przyporz¹dkowania ruchu sieciowego do odpowiednich klas. Klasyfikatory oferuj¹ wiele ró nych metod klasyfikacji, jednak najczêœciej wykorzystywane s¹ regu³y dzia³aj¹ce na podstawie adresu docelowego MAC. Mechanizm dyscyplin kolejkowych jest silnie rozwiniêtym narzêdziem, szeroko rozpowszechnionym i wykorzystywanym, ma jednak wadê. Nie jest mo liwe sterowanie ruchem sieciowym w wêz³ach koñcowych sieci. Dyscypliny kolejkowe AP steruj¹ ruchem do abonenta. Wzrost wymagañ wzglêdem parametrów transmisji ruchu sieciowego od abonenta, spowodowany rozwojem technologii multimedialnych, poci¹ga za sob¹ koniecznoœæ stosowania mechanizmów kontroli ruchu sieciowego w wêÿle sieci. Mo liwa jest tak e czêœciowa kontrola tego ruchu w AP, jednak wydajnoœæ takiego rozwi¹zania jest znacznie ni sza ni w przypadku kontroli u abonenta. Funkcja EDCA standardu IEEE 802.11 jest czêœciowym rozwi¹zaniem problemu sterowania ruchem sieciowym od abonenta. Standard nie pozwala co prawda sterowaæ ruchem sieciowym w sposób tak dok³adny jak dyscypliny kolejkowe, jednak w odró nieniu od dyscyplin kolejkowych jest mechanizmem rozproszonym, dzia³aj¹cym w AP i wêz³ach klienckich. Du ¹ niedogodnoœci¹ w stosowaniu funkcji EDCA jest brak mo liwoœci sterowania transmisj¹ ka dego klienta sieci z osobna, poniewa wartoœci parametrów przypisywane klientom s¹ wspólne. Ogranicza to mo liwoœci ró nicowania ruchu sieciowego. Dodatkowo, funkcja EDCA obejmuje tylko warstwê dostêpu do medium MAC (Medium Access Control), nie definiuje wiêc parametrów transmisji, tj. minimalnej i maksymalnej przepustowoœci oraz opóÿnienia transmisji. Pakiety przekazywane do buforów urz¹dzenia wspieraj¹cego EDCA trafiaj¹ przed wys³aniem do jednej z kilku kolejek. Funkcja EDCA definiuje 4 kolejki transmisyjne o zró nicowanych priorytetach. Priorytety kolejek ró - ni¹ siê miêdzy sob¹. Ramki zaklasyfikowane do kolejki o wy szym priorytecie bêd¹ mia³y pierwszeñstwo nad ramkami zaklasyfikowanym do kolejki o ni szym priorytecie. Regu³y klasyfikacji nie s¹ objête standardem IEEE 802.11. Nazwy kolejek stanowi¹ propozycjê, jakie ramki powinny byæ do nich klasyfikowane: AC_VO (Voice) dane g³osowe, wymagaj¹ce minimalnych opóÿnieñ, kolejka o najwy szym priorytecie. AC_VI (Video) dane wymagaj¹ce du ej przepustowoœci i ma³ych opóÿnieñ. AC_BE (Best Effort) dane przesy³ane bez gwarancji QoS. AC_BK (Background) dane o najni szym priorytecie. W ramach EDCA standard IEEE 802.11 definiuje dwa uzupe³niaj¹ce siê mechanizmy uzyskiwania dostêpu do medium: Globalny wewn¹trz ca³ej sieci zapewnia, e ramki transmitowane z kolejki o wy szym priorytecie i/lub lepszych parametrach jednego z wêz³ów sieci bêd¹ transmitowane przed ramkami wychodz¹cymi z kolejki o ni szym priorytecie i/lub gorszych parametrach innego wêz³a sieci. Lokalny wewn¹trz interfejsu sieciowego zapewnia, e ramki transmitowane z kolejki o wy szym priorytecie bêd¹ transmitowane przed ramkami wychodz¹cymi z kolejki o ni szym priorytecie. Transmisje pakietów wed³ug priorytetu kolejki EDCA zapewnione s¹ przez algorytm rozstrzygania wewnêtrznych kolizji. Zadaniem tego algorytmu jest pobieranie w pierwszej kolejnoœci do transmisji ramek o najwy szym priorytecie. Parametry kolejek EDCA przesy³ane s¹ przez AP w ramkach typu Beacon, Probe Response i Association Response. W przypadku nieotrzymania zestawu parametrów EDCA, wêze³ sieci powinien przyj¹æ wartoœci podane przez standard. Natomiast po otrzymaniu uaktualnionych wartoœci konfiguracyjnych ka dy wêze³ sieci powinien zmodyfikowaæ parametry swoich kolejek. Aby uzyskaæ mo liwoœæ sterowania parametrami kolejek ka dego wêz³a sieci z osobna, nale y zrezygnowaæ z rozsy³ania ramek Beacon lub zrezygnowaæ z umieszczania parametrów kolejek EDCA w ramkach Beacon. Konieczne jest zmodyfikowanie mechanizmów funkcji EDCA w taki sposób, aby mo liwe by³o przydzielenie ró nym wêz³om sieci odmiennych parametrów EDCA (czyli CWmin, CWmax, TXOP oraz AIFS). Pozwoli to zró nicowaæ QoS dla ró nych klientów sieci. Ruch sieciowy wychodz¹cy z AP powinien byæ klasyfikowany do ró nych kolejek funkcji EDCA, na podstawie wartoœci pola TOS (Type of Service) oraz adresu docelowego MAC. W przypadku ruchu do abonenta, standardowe parametry kolejek AP s¹ wspólne, jednak zdefiniowanie regu³ klasyfikacji pozwoli zró nicowaæ ruch wychodz¹cy z AP do ró nych wêz³ów sieci. 20

3. QoS w warstwie ³¹cza danych w kierunku do abonenta Sterownik MadWifi [3] implementuje mechanizm klasyfikacji pakietów do kolejek transmisyjnych EDCA na podstawie wartoœci pola TOS. Odwzorowanie to jest zapisane na sta³e w kodzie sterownika. Podczas tej klasyfikacji nie uwzglêdnia siê adresu docelowego MAC. Mechanizm klasyfikacji zosta³ przesuniêty do ebtables [4]. Zadaniem ebtables jest etykietowanie pakietu, poprzez ustawienie wartoœci pola MARK do zdefiniowanego wzorca (na podstawie adresu MAC i wartoœci pola TOS): 0x01: dla pakietów kierowanych do kolejki AC_VO, 0x02: dla pakietów kierowanych do kolejki AC_VI, 0x04: dla pakietów kierowanych do kolejki AC_BK, 0x08: dla pakietów kierowanych do kolejki AC_BE. W sterowniku MadWifi zaimplementowane zosta³o odwzorowanie, które na podstawie wartoœci pola MARK kieruje pakiety do odpowiedniej kolejki transmisyjnej EDCA. Rysunek 1 przedstawia mechanizm przetwarzania pakietu przez regu³y ebtables. Dok³adniejszy opis narzêdzia ebtables znajduje siê w rozdziale 5. Pakiety do wys³ania przetwarzane s¹ w ³añcuchu POSTROUTING tabeli NAT (Network Address Translation). Stosowane s¹ dwa stopnie klasyfikacji. Pierwszy stopieñ klasyfikacji dokonywany jest na podstawie adresu docelowego MAC. Pakiety niezaklasyfikowane przekazywane s¹ dalej do transmisji bez zmiany pola MARK. Drugi stopieñ klasyfikacji to klasyfikacja na podstawie wartoœci pola TOS nag³ówka IP. Je eli pakiet nie zostanie zaklasyfikowany za pomoc¹ adnej regu³y, uruchamiana jest regu³a domyœlna zdefiniowana osobno dla ka dego adresu docelowego MAC, która powoduje przypisanie pakietu do kolejki AC_BE. Obie regu³y klasyfikacji ustalane s¹ przez u ytkownika systemu z poziomu interfejsu graficznego u ytkownika. W przypadku braku definicji regu³ wykorzystane zostan¹ domyœlne regu³y klasyfikacji. Na rysunku 1 zdefiniowano regu³y TOS dla pierwszego adresu docelowego MAC: minimalizuj opóÿnienie (Minimize Delay), maksymalizuj niezawodnoœæ (Maximize Reliability), minimalizuj koszt (Minimize Monetary-Cost). Dla drugiego adresu docelowego MAC obecna jest jedynie domyœlna regu³a klasyfikacji. Mechanizm kierowania pakietów do odpowiednich kolejek transmisyjnych w sterowniku MadWifi zosta³ zmodyfikowany w taki sposób, aby na podstawie wartoœci pola MARK pakiety by³y umieszczane w odpowiednich kolejkach transmisyjnych EDCA. Schemat pozwala na kierowanie pakietów tego samego typu (tj., generowanych przez te same aplikacje ale do ró nych klientów) do ró nych kolejek transmisyjnych EDCA. Umo liwia to uzyskanie ró nych parametrów transmisji. 4. QoS w warstwie ³¹cza danych w kierunku od abonenta Sterownik MadWifi umo liwia ustawienie parametrów kolejek transmisyjnych funkcji EDCA osobno dla AP Rys. 1. Proces etykietowania pakietów na podstawie zawartoœci pola TOS oraz adresu docelowego MAC 21

i klientów. Jednak e parametry te musz¹ byæ wspólne dla wszystkich klientów. Funkcjonalnoœæ ta zosta³a rozszerzona w taki sposób, aby mo liwe by³o ustawienie parametrów kolejek transmisyjnych dla ka dego klienta z osobna. Ramki Probe Response i Association Response wysy³ane s¹ na adres konkretnego urz¹dzenia jako odpowiedÿ na ramki Probe Request i Association Request. Aby umo liwiæ ustawienie osobnych parametrów kolejek dla ró nych klientów, nale y uniemo liwiæ AP rozsy³anie wartoœci domyœlnych w ramkach Beacon, a ramki Probe Response i Association Response wype³niaæ regu³ami charakterystycznymi dla danego klienta. Wy³¹czenie periodycznego rozsy³ania ramek Beacon wydaje siê byæ potencjalnym rozwi¹zaniem, poniewa ramki Beacon postrzegane s¹ jako zagro enie bezpieczeñstwa sieci, marnowanie przepustowoœci oraz zasobów urz¹dzeñ. Konstrukcja sterownika MadWifi sprawia, e nie mo na zastosowaæ tego rozwi¹zania, poniewa poprawne dzia³anie sterownika jest uzale nione od periodycznego wysy³ania ramek Beacon. Rozwi¹zaniem alternatywnym jest zezwolenie na transmisjê ramek Beacon, z wy³¹czeniem przesy³ania parametrów kolejek EDCA wewn¹trz tych ramek. Wad¹ tego rozwi¹zania jest uzale nienie od poprawnej implementacji sterownika. Nieprawid³owe dzia³anie sterownika w urz¹dzeniu u ytkownika mo e spowodowaæ, e sterownik MadWifi nie bêdzie w stanie zmieniæ ustawieñ domyœlnych parametrów EDCA. W systemie zdefiniowane zosta³y trzy zestawy parametrów: zestaw wartoœci parametrów kolejek EDCA dla AP, zestaw domyœlnych wartoœci parametrów kolejek EDCA dla klientów sieci u ywany, je eli nie zdefiniowano regu³ indywidualnych klienta, zestawy regu³ indywidualnych klienta wartoœci z tego zestawu pe³ni¹ rolê nadrzêdn¹ nad wartoœciami domyœlnymi. Ruch sieciowy wychodz¹cy z AP powinien byæ klasyfikowany na podstawie adresu docelowego MAC. W systemie nale y w tym celu zdefiniowaæ przynajmniej dwie klasy ruchu sieciowego: klasê g³ówn¹ (przez któr¹ przep³ywa ca³y ruch sieciowy) oraz klasê domyœln¹ (do której trafia ruch nie zaklasyfikowany do adnej z pozosta³ych klas). W zaimplementowanym rozwi¹zaniu wykorzystano algorytm HTB (Hierarchical Token Bucket) jako metodê kolejkowania pakietów. Algorytm HTB, w odró nieniu od zwyk³ego Token Bucket, wprowadza hierarchiê klas. Klasy tworz¹ strukturê drzewa. Dobrym przyk³adem jest hierarchia, w której korzeñ drzewa stanowi klasê zbiorcz¹ oznaczaj¹c¹ ca³y transmitowany ruch sieciowy. Drugi poziom hierarchii tworz¹ wêz³y oznaczaj¹ce ruch sieciowy transmitowany do pewnego u ytkownika sieci. Trzeci poziom hierarchii (liœcie) to ruch sieciowy konkretnego protoko³u (np. HTTP, FTP, rozmowa Skype) konkretnego u ytkownika sieci. Ponadto, w odró nieniu od Token Bucket, w HTB etony (token) mog¹ byæ po yczone od klasy nadrzêdnej w hierarchii. Ka da z klas mo- e po yczyæ tylko tyle etonów od klasy nadrzêdnej, aby ich suma wraz z etonami w³asnymi by³a mniejsza b¹dÿ równa wartoœci maksymalnej ceil. To, ile uda siê po yczyæ etonów od klasy nadrzêdnej zale y, od tego, ile po yczy³a ona innym swoim klasom podrzêdnym. Klasyfikowanie pakietów dokonuje siê na samej górze hierarchii klas, tj. w korzeniu drzewa hierarchii. W proponowanym rozwi¹zaniu u ywany jest filtr FWMARK, który klasyfikuje pakiety na podstawie wartoœci pola MARK. Wartoœæ pola MARK ustalana jest przez ebtables. Narzêdzie ebtables jest zbiorem konfigurowalnych regu³ pozwalaj¹cych modyfikowaæ zawartoœæ pakietu oraz odrzucaæ dany pakiet. Reprezentacja pakietu war- Wartoœci indywidualne klientów ustawia siê poprzez interfejs graficzny u ytkownika. U ytkownik systemu mo e wiêc na przyk³ad zdefiniowaæ specyficzne regu³y tylko dla jednej kolejki EDCA, pozostawiaj¹c domyœlne wartoœci parametrów dla pozosta³ych kolejek. Sterownik MadWifi odpowiadaj¹c na ramkê Probe Request lub Association Request odczyta odpowiedni¹ strukturê, odnajduj¹c j¹ najpierw na liœcie poprzez porównanie adresów docelowych MAC, a nastêpnie, na jej podstawie, wype³ni ramkê Probe Response lub Association Response. 5. QoS w warstwie sieciowej w kierunku do abonenta Rys. 2. Regu³y wspó³dzia³ania filtra klasyfikuj¹cego FWMARK z dyscyplin¹ kolejkow¹ HTB 22

stwy ³¹cza danych zosta³a rozszerzona w systemie Linux o dodatkowe pola, które s¹ widoczne tylko podczas przetwarzania tego pakietu w stosie sieciowym. Przy wysy³aniu pakietu pola te s¹ ignorowane. Narzêdzie ebtables ma wbudowan¹ operacjê mark. Jej parametrem jest liczba ca³kowita, któr¹ oznaczony zostanie pakiet. Oznaczenie to mo e zostaæ wykorzystane w sterowniku IEEE 802.11 w celu klasyfikacji pakietu do odpowiedniej kolejki transmisyjnej. Narzêdzie ebtables posiada te wbudowany wzorzec TOS, co pozwala etykietowaæ pakiety. Narzêdzie jest wbudowane w j¹dro systemu Linux. Sterowanie regu³ami ebtables mo liwe jest przy u yciu komend z linii poleceñ. U ytkownik systemu ma mo liwoœæ ustawienia poprzez interfejs graficzny nastêpuj¹cych parametrów us³ugi: rate: przepustowoœæ gwarantowana, ceil: maksymalna dostêpna przepustowoœæ, burst: minimalna gwarantowana iloœæ bajtów, jaka mo e byæ wys³ana przez klasê HTB w jednym cyklu bez przejœcia do obs³ugi kolejnej klasy, cburst: maksymalna mo liwa iloœæ bajtów, jaka mo e byæ wys³ana przez klasê HTB bez przejœcia do obs³ugi kolejnej klasy. Hierarchia klas zosta³a przedstawiona na rysunku 3. Hierarchia jest jednostopniowa. Pakiety klasyfikowane s¹ do klas HTB na podstawie adresu docelowego MAC. Przez klasê g³ówn¹ root przep³ywa ca³y ruch sieciowy kierowany do wszystkich klientów sieci. Wartoœci parametrów rate oraz ceil tej klasy powinny byæ równe maksymalnej dostêpnej przepustowoœci na interfejsie IEEE 802.11. Wartoœæ ta zale na jest od liczby klientów sieci oraz warunków radiowych i powinna zostaæ wyznaczona eksperymentalnie. Klasa domyœlna default jest wykorzystywana do transmisji pakietów do klientów, dla których nie zdefiniowano adnych regu³. Klasa ta powinna mieæ ustawione niskie wartoœci parametrów rate i ceil. W przypadku klientów, dla których zdefiniowano odpowiednie regu³y, pakiety s¹ klasyfikowane na podstawie wartoœci pola MARK. Wartoœæ pola MARK ustawiana jest przez regu- ³y ebtables w ³añcuchu POSTROUTING tabeli NAT analogicznie jak w przypadku klasyfikacji do kolejek EDCA. 6. Schemat mieszany Hierarchia klas ruchu dyscypliny kolejkowej powinna zostaæ rozszerzona o dodatkowy poziom, realizowany za pomoc¹ kolejek sprzêtowych EDCA. Regu³y klasyfikacji ruchu powinny byæ takie same jak w przypadku u ycia jedynie kolejek EDCA. Nale y tak konstruowaæ mechanizmy QoS, aby nie marnowaæ zasobów sieci. Przepustowoœci, które zosta³y przydzielone danemu u ytkownikowi, a które nie zosta³y przez niego zajête, powinny zostaæ rozdzielone pomiêdzy innych aktywnych u ytkowników. Zagadnienie to jest szczególnie wa ne w przypadku algorytmów kolejkowania dzia³aj¹cych w warstwie sieciowej. Ruch sieciowy od abonenta kontrolowany jest w sposób analogiczny jak w przypadku podejœcia z wykorzystaniem funkcji EDCA poprzez odpowiednie sterowanie parametrami kolejek transmisyjnych. W celu zapewnienia QoS dla ruchu do abonenta wykorzystane zostan¹ zarówno kolejki transmisyjne EDCA, jak i dyscyplina kolejkowa HTB. Rysunek 4 przedstawia operacje wykonywane na ka dym pakiecie IP podczas przetwarzania w omawianym schemacie. U ytkownik systemu, poprzez interfejs graficzny, definiuje kolejno: regu³y klasyfikacji pakietów do odpowiednich kolejek EDCA na podstawie wartoœci pola TOS, parametry dyscypliny kolejkowej HTB dla klienta, parametry dyscypliny kolejkowej HTB dla klas odpowiadaj¹cych poszczególnym kolejkom EDCA. Rys. 3. Hierarchia klas dyscypliny kolejkowej HTB 23

Rys. 4. Przetwarzanie pakietów kierowanych do abonenta w schemacie mieszanym Mechanizm etykietowania pakietów z wykorzystaniem pola MARK pozostaje ten sam, jednak zmienia siê format tego pola (rys. 5). Cztery pierwsze bity zostan¹ wykorzystane na oznaczenie kolejki transmisyjnej, do której powinien trafiæ pakiet. Pozosta³e bity zawieraæ bêd¹ identyfikator klienta równoznaczny z identyfikatorem klasy HTB odpowiadaj¹cej temu klientowi. Rys. 5. Format pola MARK w schemacie mieszanym Struktura klas HTB i filtrów jest odmienna w stosunku do schematu z dyscyplinami kolejkowymi, poniewa wprowadzono dodatkowy poziom. Do ka dej klasy klienta (powi¹zanej z adresem docelowym MAC) przyporz¹dkowano od 1 do 5 klas podrzêdnych. Zawsze jest to przynajmniej jedna klasa klasa domyœlna, przez któr¹ przep³ywa ruch nieprzydzielony do adnej z pozosta³ych klas. Pozosta³e cztery klasy odpowiadaj¹ kolejkom EDCA, dla których zdefiniowano regu³y HTB. Rysunek 6 przedstawia pe³n¹ strukturê klas HTB. Definicja regu³ klasyfikacji do kolejki EDCA na podstawie wartoœci pola TOS jest niezale na od definicji regu³ HTB dla tej kolejki. Mo liwa jest wiêc sytuacja gdy u ytkownik nie zdefiniuje odwzorowania TOS, ale zdefiniuje regu³ê HTB lub odwrotnie. W obydwu przypadkach ruch trafi do kolejki domyœlnej. 7. Podsumowanie W artykule przedstawiono sposób realizacji systemu konfiguracji parametrów ruchu zaproponowany dla AP standardu IEEE 802.11. System umo liwia zapewnienie QoS wed³ug trzech poni szych schematów: Zapewnienie jakoœci us³ug w warstwie sieciowej za pomoc¹ algorytmu kolejkowania HTB. Schemat ten dotyczy jedynie ruchu kierowanego do abonenta. Niestety wykorzystanie tego schematu uniemo liwia sterowanie urz¹dzeniami u ytkowników. Zapewnienie jakoœci us³ug w warstwie ³¹cza danych za pomoc¹ kolejek EDCA. W ruchu od abonenta transmisja sterowana jest ustawieniami parametrów tych kolejek. Parametry kolejek przesy³ane s¹ w ramkach zarz¹dzaj¹cych Probe Response i Association Response. S¹ one kierowane do ka dego klienta niezale nie. W ruchu do abonenta transmisja sterowana jest poprzez klasyfikacjê pakietów do odpowiednich kolejek transmi- Rys. 6. Struktura klas HTB w schemacie mieszanym 24

syjnych EDCA na podstawie zawartoœci pola TOS i adresu docelowego MAC. Zapewnienie jakoœci us³ug w warstwie sieciowej i ³¹cza danych z wykorzystaniem dyscyplin kolejkowych i EDCA. Jest to schemat mieszany. W ruchu od abonenta implementacja bêdzie analogiczna do przypadku drugiego; w ruchu do abonenta transmisja jest sterowana poprzez klasyfikacjê pakietów do odpowiednich klas algorytmu HTB (pierwszy poziom), a nastêpnie do odpowiednich kolejek transmisyjnych EDCA (drugi poziom) na podstawie zawartoœci pola TOS i adresu docelowego MAC. Dalsze prace bêd¹ siê koncentrowa³y na ukoñczeniu implementacji oraz przeprowadzeniu serii testów potwierdzaj¹cych poprawnoœæ dzia³ania zaproponowanych mechanizmów QoS w AP, a tak e porównaniu wszystkich trzech schematów QoS. Dodatkowym celem jest poprawa parametrów sieciowych poprzez odpowiedni dobór parametrów kolejek transmisyjnych EDCA. W tym celu wykonane zostan¹ testy sprawdzaj¹ce wp³yw ustawieñ poszczególnych parametrów na wartoœci szybkoœci transmisji i opóÿnienia. Literatura [1] IEEE Std 802.11-2007, IEEE Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Spec., 2007 [2] IEEE 802.3-2005 IEEE Standard for Information technology-telecommunications and information exchange between systems-local and metropolitan area networks Specific requirements Part 3: Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD) Access Method and Physical Layer Specifications, 2005 [3] MADWiFi Multiband Atheros Driver for WiFi, (2008), http://madwifi.org [4] http://ebtables.sourceforge.net 25