Katedra Inżynierii Komputerowej Politechnika Częstochowska Protokoły dostępu do medium bezprzewodowego I Laboratorium Sieci Bezprzewodowych
Cel ćwiczenia Celem dwiczenia jest przybliżenie działania podstawowych protokołów dostępu do medium transmisyjnego wykorzystywanych w sieciach bezprzewodowych oraz zwrócenie uwagi na wybrane aspekty działania protokołów. Instrukcja obsługi programu Interfejs programu składa się z okna głównego służącego do obsługi całego programu. Wygląd tego okna jest przedstawiony na rysunku Rys. 25. Oknem tym posługujemy się do obsługiwania programu. Znajdziemy tam pole na którym można rozmieszczad w przestrzeni dwuwymiarowej stacje nadające. W głównym oknie programu widzimy także pasek sterowania transmisją (Rys. 26) oraz pasek postępu (Rys. 27), menu wyboru protokołu (Rys. 28),regulator szybkości transmisji (Rys. 29) oraz przycisk okna konfiguracji (Rys. 30). W górnym pasku znajdziemy rozwijalne menu w dzięki któremu możemy dodawad nowe stacje nadawcze lub otwierad okno debug. Rys. 26 Okno główne programu Protocol Rys. 27 Pasek sterujący transmisją Rys. 28 Rozwijalne menu wyboru protokołu Strona 2
Rys. 29 Regulator szybkości transmisji Rys. 30 Okno paska postępu Rys. 31 Przycisk okna konfiguracji warunków transmisji Rys. 32 Pole stacji Interfejs programu składa się również z kolejnych okien. Są to okno stanu stacji, okno konfiguracji,wykresu czasowego i okno debugowe. Wymienione okna zostały przedstawione na zrzutach ekranu poniżej. Strona 3
Rys. 33 Okno wykresu czasowego Rys. 34 Okno stanu stacji Rys. 35 Okno debugowe Strona 4
Rys. 36 Okno konfiguracji 2 Wykonywanie symulacji Program protocol służy do pokazania w sposób prosty zasadę protokołów dostępu do medium przez stacje w sieciach bezprzewodowych. Aby wykonad symulację należy po uruchomieniu programu dodad interesującą nas ilośd stacji nadających oraz rozmieścid je kolejno na polu znajdującym się w centralnej części okna głównego zwanego polem stacji. Musimy zwrócid uwagę na odległości między stacjami co pozwoli nam wykonad obserwację protokołów w zależności od odległości między stacjami i ich rozmieszczeniem. Stacje umieszczamy przez przejście do menu Edit i wciśnięciu New Station ( Rys. 33). Rys. 37 Dodawanie kolejnych stacji. Dodana stacja dostanie automatycznie swój numer i zostaje umieszczona w lewym górnym rogu pola stacji. Aby przesunąd i umieścid stację należy kliknąd prawym klawiszem myszki na stację i trzymając ją przenieśd w interesujące nas miejsce. Z kolejnymi stacjami postępujemy podobnie. Strona 5
Po rozmieszczeniu stacji na polu stacji, należy wybrad interesujący nas protokół który chcemy zasymulowad. Przechodzimy w tym celu wskaźnikiem myszki na menu wyboru protokołu i po rozwinięciu wybieramy protokół. Rys. 38 Wybór protokołu Po wybraniu protokołu możemy przejśd do symulacji. Możliwe są dwa typy symulacji symulacja ciągła, symulacja krokowa. Symulację ciągłą możemy wybrad gdy chcemy szybko zaobserwowad transmisje i ocenid w oknie przebiegu czasowego ilośd kolizji, ilośd ramek wysłanych z sukcesem czy ramki sterujące. Aby wykonad taką symulację, należy wybrad okno konfiguracji wpisad interesujące nas wartości w konkretne pola. Znajdziemy tam w zależności od protokołu Time to prepare data frame czas potrzebny dla ramki, Time to prepare request frame czas potrzebny dla ramki odpowiedzi, Time to Send data frame czas potrzebny do wysłania ramki danych, Time to Send Request czas na wysłanie odpowiedzi, Acknowledge timeout czas oczekiwania na odpowiedź, Maximum data frame length długośd ramki do wysłania, Maximum delay before retransmit czas opóźnienia między retransmisją ramki, Control frame legth długośd ramki kontrolnej. Po ustawieniu potrzebnych parametrów należy dobrad szybkośd symulacji dzięki regulatorowi szybkości transmisji (Rys. 28). Następnie wciskami znak na pasku sterowania transmisją (Rys. 26). Podczas symulacji możemy zaobserwowad również na polu stacji, która stacja aktualnie nadaje, a która odbiera dane. Na rysunku poniżej widad stację nadającą Rys. 38a oraz odbierającą dane Rys. 38b. Strona 6
A ) B) Rys.39 a) stacja nadająca b) stacja odbierająca Symulacja włączy automatycznie okna stanu stacji oraz okno przebiegu czasowego. Okno stanu stacji (Rys. 33) opisuje stan każdej stacji w dowolnej chwili czasu. Znajdują się w niej pola takie jak : name nazwa stacji, Znajdują się tu kolejne numery dodanych stacji oraz ewentualnie stacji centralnej, bazowej jak np. w protokole ALOHA. state aktualny stan konkretnej stacji, pole to zostało opisane dokładniej poniżej to send ilośd danych do wysłania, dest przeznaczenie, opisuje do której stacji dana stacja chce wysład informacje, przy czym -1 oznacza stację bazową. control - pozostały czas do wysłania ramki kontrolnej, preparing - pozostały czas do przygotowania ramki, transmit - pozostały czas do wysłania ramki, ack timeout - pozostały czas w którym stacja czeka na potwierdzenie, retransmit - pozostały czas do rozpoczęcia ponownej transmisji, Pole state może przyjmowad następujące wartości: READY_TO_SEND stacja posiada dane do wysłania, SENDING stacja wysyła dane, WAITING_FOR_ACK stacja czeka na ramkę potwierdzającą transmisje, IDLE stacja bezczynna, nie ma danych do przesłania, WAITING_FOR_RETRANSMIT stacja czeka na powtórzenie transmisji. Strona 7
Obserwacja przebiegu transmisji możliwa jest również za pomocą wykresu czasowego jaki został przedstawiony i objaśniony na rysunku Rys. 39 poniżej : Rys. 40 Przebieg czasowy Na rysunku widzimy przebieg czasowy dla trzech stacji, z czego jedna jest stacją centralną w protokole ALOHA. Linią przerywaną jest zaznaczony czas trwania jednej ramki. Widzimy również ze ramki mogą występowad w trzech kolorach: Zielony- ramka poprawnie wysłana, Czerwony- kolizja ramek, Niebieski- ramka kontrolna. Jak zauważyliśmy wcześniej, na pasku sterowania transmisją znajdują się rownierz przyciski pauzy, przycisk stop oraz przycisk symulacji krokowej. Dzięki temu ostatniemu, możemy wykonad symulację krok po kroku i obserwowad oraz zapisywad w oknie stanu stacji, co dana stacja aktualnie robi. Strona 8
Przebieg ćwiczeń Zadanie 1 W zadaniu tym należy zbudowad sied opartą na protokole ALOHA, zawierającą kilka stacji. Sprawdzid, co ma wpływ na szybkośd transmisji, czy odległośd między stacjami ma wpływ na liczbę kolizji?. Zadanie 2 W zadaniu tym należy zbudowad sieci oparta na protokole CSMA o różnej liczbie stacji 3, 5, 10. Dla każdego rodzaju sieci zbadad zmianę szybkości transmisji w zależności od odległości między stacjami, sprawdzid czy pojawiły się kolizję ramek, wyjaśnid ich pojawienie się lub brak. Jaka rolę odgrywają ramki sterujące w tym protokole? Sprawozdanie Studenci pracują i przygotowują sprawozdania indywidualnie, ewentualnie w parach (w przypadku zbyt małej liczby czynnych komputerów). W sprawozdaniu należy dokładnie opisad sposób działania protokołów ALOHA i CSMA, przedstawid przebieg przeprowadzonych eksperymentów, ich wyniki oraz wnioski. Literatura [1] Matthew S. Gast. 802.11 Sieci bezprzewodow. Przewodnik encyklopedyczny. Wydawnictwo Helion, Gliwice 2003. [2] Bartłomiej Zielioski. Bezprzewodowe sieci komputerowe. Wydawnictwo Helion, Gliwice 2000. [3] Vademecum teleinformatyka. Praca zbiorowa. IDG Poland S.A., Warszawa 1999. [4] Tomasz Jafra. Protokoły dostępu do medium w sieciach bezprzewodowych. Praca magisterska. Politechnika Częstochowska 2005. Strona 9