DCF-доступ – ЧАСТЬ 2

Рис. 3.29. Базовый DCF-доступ к занятой среде без коллизий

Одновременный доступ к занятой среде двух и более станций является достаточно вероятным событием. Интервал времени, в течение которого такая необходимость может проявляться, значителен – он равен длитель­ности фрейма станции, занимающей среду (отрезок времени диаграммы, лежащей левее интервала DIFS на рис. 3.29). Процессы, соответствующие доступу к занятой среде 2 станций, иллюстрируются временными диаграм­мами рис. 3.30. Их отличие от диаграмм рис. 3.29 состоят в том, что выбор­ка случайных чисел w,, w2, определяющих длительность задержки доступа к среде, производится одновременно в STA1 и STA2. Значения случайных чисел w,, w2 независимы и при большой ширине CW w,* w, (на рис. 3.30 они выбраны равными 4 и 6). Интервал задержки доступа в STA1 истекает раньше, чем в STA2, и по истечении ТВот станция STA1 передает имею­щийся фрейм данных. Станция STA2, которая полагается адресатом фрей­ма, подтверждает прием фрейма (АСК) аналогично тому, как иллюстри­руется рис. 3.29. Счетчик окна задержки доступа STA2 в момент начала передачи фрейма STA1 останавливается и сохраняет неизменным значение Wj – и>2 до момента, когда среда снова становится доступной. Такой момент наступает после истечения защитного интервала DIFS, отсчитываемого от момента окончания фрейма АСК. По истечении оставшегося времени за­держки bJBoW = ТВот – TBoW2 = xM(w, – w2) станция STA2 получает доступ к сре­де и передает фрейм данных.

Рис. 3.30. Базовый DCF-доступ к занятой среде двух STA

Бесконфликтная передача данных станциями STA1 и STA2 (Collision Avoid­ance – СА) обеспечивается благодаря выбору в момент состязаний различных значений длительности задержки доступа к среде.

Механизм доступа к занятой среде, рассмотренный на примере двух стан­ций, сохраняется неизменным с ростом числа станций и обобщенно сводится к следующему:

1)           множество станций, у которых потребность доступа к среде возникает на протяжении отрезка времени, лежащего между двумя соседними защитны­ми интервалами DIFS, состязаются за доступ к среде одновременно по ис­течении последнего защитного интервала;

2)           станции упомянутого множества получают доступ к среде поочередно в со­ответствии с выбранными ими случайным образом значениями временной задержки доступа к среде.

Отступление от этого гармоничного и справедливого (в рамках результа­тов состязаний) порядка доступа к среде обусловлено двумя факторами (об­стоятельствами) :

–                во-первых, возникновением потребности доступа к среде у станций, не при­нимавших участия в исходных состязаниях, в то время как заявки исходного множества не находятся в стадии удовлетворения. Такая потребность при­водит к новым состязаниям, которые осуществляются в процессе доступа к среде станций исходного множества;

–                во-вторых, возможностью возникновения конфликтных ситуаций в про­цессе состязаний, которые состоят в случайном выборе одинаковых зна­чений задержки доступа к среде (одинаковых значений wj = w.) двумя станциями.

Состязания, вызванные потребностью доступа к среде новых станций в процессе удовлетворения незавершенных заявок исходного состязания исходного множества станций, проводятся всякий раз по истечении защит­ных интервалов DIFS, разделяющих передачу соседних фреймов данных. Для, иллюстрации на рис. 3.31 приводятся временные диаграммы, отра­жающие состояние окон задержки доступа к среде (BoW) 4 станций. Две станции (STA1 и STA2) составляют исходное множество станций, которые проводят состязания за доступ к среде до того, как потребность доступа возникла на двух других станциях (STA3 и STA4). Первой получает доступ к среде STA1, выбравшая wx = 3, a STA2 «замораживает» показания своего счетчика BoW (w2 – w, = 4) до окончания очередного интервала BIFS. К этому моменту вступают в состязания за доступ к среде две новые станции (STA3 и STA4). Случайный выбор ими времени задержки доступа к среде приводит к значениям и>3 = 6, w4 = 2, и по результатам двух состязаний оче­редной доступ к среде получает STA4 (несмотря на то, что STA2 вступила в состязания за доступ к среде раньше). Доступ к среде STA2 получит по­сле передачи фрейма STA4, если после завершения очередного интервала DIFS какая-либо из вновь вступивших в состязание станций (например,у’-я) не выберет значение w < w2 — w, — w4 . Такая процедура «ревизии» резуль­татов первичных состязаний последующими состязаниями составляет не­достаток базового (Legal) стандарта IEEE 802.11. Последнее стимулирует многочисленные исследования по совершенствованию механизма доступа к среде передачи сообщений WLAN. В частности, такое усовершенствова­ние предусмотрено одной из разновидностей рассматриваемого стандарта (IEEE 802.lie) [29].

Уместно отметить, что счет слотов окна задержки осуществляется ре- версивно. Передача фрейма осуществляется в начале слота, номер которого совпадает с выбранным из окна состязаний числом i. Нумерация произво­дится, начиная с 0, так что i е {0, 1, 2, 3…}. Для иллюстрации на временных диаграммах рис. 3.32 изображены слоты окон задержки трех станций, вы­бравших при состязаниях i — 0, / = 2 и i = 4, соответственно. Станция STA1 передает фрейм после состязаний без задержки (/’ = 0), станции STA2 и STA3 с задержкой в 2 и 4 слота.

Конфликтный доступ к занятой среде двух или более станций реализуется в следующих случаях:

1)           в результате одновременных состязаний несколько станций случайно вы­бирают одинаковое значение времени задержки доступа к среде (в /’-й и j-й станциях w. = w);

2)           в результате наложения результатов нескольких последовательных испытаний, когда хотя бы одна из станций, участвующих в послед­них состязаниях, выбирает значение времени задержки доступа, ко­торое совпадает с «замороженным» значением времени задержки (сохранившимся в результате предшествующих состязаний другой станции).


Рис. 3.31. Базовый DCF-доступ к занятой среде с незавершенными заявками

исходного состязания

 

Рис. 3.32. Временные диаграммы окон задержки станций, завершивших

состязания

Простейший пример конфликтного доступа к среде иллюстрируется вре­менными диаграммами рис. 3.33 для случая одновременного состязания двух станций. Длительность задержки доступа к среде (BoW) по истечении защитно­го интервала DIFS у обеих станций одинакова (5 слотов) и передача станциями

друг другу готовых к отправке фреймов разной длины происходит одновремен­но (фрейм STA1 короче фрейма STA2). В результате обе станции не могут осу­ществить прием предназначенных им фреймов и, соответственно, подтвердить удачный прием (АСК). Одновременный доступ к среде (коллизия фреймов) за­вершается удлиненным защитным интервалом (EIFS), начало которого отсчиты- ваегся от момента окончания более длинного фрейма. По окончании EIFS стан­ции повторяют попытку доступа к среде. Согласно иллюстрации рис. 3.33 повторные состязания приводят к выбору различных значений BoW, и STA1 первой начинает передачу.

Рис. 3.33. Базовый DCF-доступ в занятую среду, сопровождающийся коллизией фреймов

В более общем (нежели показано на рис. 3.33) случае, на результаты состя­заний после коллизии фреймов двух станций, повторяющих попытку доступа к среде по истечении EIFS, накладываются результаты участия новых станций, вступивших в состязания, а также результаты предшествующих состязаний, за­кончившихся «замороженным» спросом (аналогично рис. 3.30, 3.31).

Коллизия фреймов является распространенным явлением при большом чис­ле запросов на доступ к среде станций WLAN. Уровень интенсивности запросов принято оценивать наличием в станциях очередей фреймов, которые подготов­лены к передаче и не могут быть отправлены вследствие непрерывной заня­тости среды. Ситуация наличия очередей фреймов во всех станциях получила наименование состояния насыщения (saturation) WLAN [2]. Потери вследствие коллизий в условиях насыщения могут достигать 30-40% от максимально воз­можной пропускной способности.

Ширина окна состязаний CW, из которого, как отмечалось выше, произво­дится выбор случайных чисел (/) для определения BoW, не остается неизменной при повторных попытках состязаний. Во время исходной попытки, номер кото­рой j полагается нулевым (/’ = 0), окно состязаний имеет минимальную ширину-

Рис. 3.38. Последовательность передачи сигналов методом RTS/CTS

Эффективность применения RTS/CTS механизма доступа зависит от длительности передаваемых фреймов данных (она возрастает с увеличени­ем длительности и наоборот). Стандарт IEEE 802.11 предусматривает воз­можность адаптивного использования механизма RTS/CTS каждой станци­ей. Адаптация является ступенчатой и состоит в применении механизма RTS/CTS, начиная с некоторого граничного регулируемого значения дли­тельности фрейма данных (при меньшей длительности используется базо­вая разновидность состязательного доступа к среде). Крайними варианта­ми ступенчатого применения механизма RTS/CTS является его отключение или, наоборот, постоянное использование независимо от длительности фрейма данных.

Вы можете следить за любыми ответами на эту запись через RSS 2.0 ленту. Вы можете оставить ответ, или trackback с вашего собственного сайта.

Оставьте отзыв

XHTML: Вы можете использовать следующие теги: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

 
Rambler's Top100