Protocolo Inalámbrico LAN MAC
Resumiendo las causas por las cuales no podemos utilizar el mecanismo Collision Detection (CD) en una wireless LAN.
Requiere la implementación de un radio full duplex que incrementa los costos significativamente
No todas las estaciones pueden “escucharse” una con otras en un ambiente wireless (que todos “escuchan” es la premisa de CD ).
Wireless LAN MAC protocol (cont.)
IEEE 802.11
(Gp:) Point Coordination Function
(Gp:) Distributed Coordination Function
(CSMA-CA)
(Gp:) Contention Free Service
(Gp:) Contention
Service
(Gp:) Nivel de MAC IEEE 802.11
(Gp:) Physical Layer
IEEE 802.11 MAC layer define dos métodos de acceso, Distributed Coordination Function (DCF) el cual es el mecanismo base y Point Coordination Function (PCF) opcional
DCF MAC
DCF MAC parte de IEEE 802.11 esta basado CSMA-CA con rotación de backoff window .
Escucha el canal , si esta libre TX
Si esta ocupado esera hasta que finalice la TX mas un periodo de contencion es cual es un tiempo random que asegura un acceso al medio equitativo (fairness)
Contention period se cuantifica mediante un back-off counter
=> Cuando un nodo recibe un frame para TX, este elige un valor random backoff , el cual determina cuanto tiempo el nodo debe esperar hasta que esta permitido TX el frame. El nodo almacena este valor de backoff en un backoff counter. La probabilidad que dos nodos elijan el mismo factor de backoff es pequeña con la cual las colisiones entre tramas se minimizan.
DCF MAC (cont.) : backoff counter
DCF MAC (cont.): La ventana de contención
Mientras el canal esta libre el nodo decrementa el backoff counter ( caso contrario se mantiene) .Si backoff counter= 0 => el nodo TX el frame.
Si la TX no es exitosa – no ACK, la ventana de contención (contention window), se selecciona de una intervalo random que es el doble del intervalo previo , este proceso se repite hasta que el canal esta libre
Resumen: Evolución en el tiempo sin colisión
SIFS (short interframe space): 10 µs
Slot Time: 20 µs
DIFS (distributed interframe space): 50 µs
? DIFS = SIFS + 2 × slot time
BO: variable back-off (dentro de una CW)
? CWmin: 31; CWmax: 102
Protocolo MAC IEEE 802.11: CSMA/CA
802.11 CSMA: emisor
– Si detecta el canal vacío por DISF segundos,
entonces transmite la trama completa (sin detección de colisión).
-Si detecta el canal ocupado entonces backoff binario
802.11 CSMA receptor
– Si se recibe bien
vuelve a ACK tras SIFS
(ACK es necesario por el problema del terminal oculto).
Fuente
Destino
Otros
datos
NAV: retrasa el acceso
Mecanismos para evitar la colisión
Problema:
Dos nodos, ocultos el uno del otro, transmiten TRAMAS completas a la estación base.
¡Ancho de banda desperdiciado durante mucho tiempo!
Solución:
Pequeños paquetes de reserva.
Intervalos de reserva de camino de nodo con vector de reserva de red (NAV) interno.
Evitar la colisión: Intercambio RTS-CTS
El emisor transmite paquetes RTS (request to send) cortos: indica la duración de la transmisión.
El receptor responde con paquetes CTS (clear to send) cortos.
Notificando nodos (posiblemente ocultos).
Los nodos ocultos no transmitirán por una duración determinada: NAV.
Fuente
Destino
Otros
Datos
NAV: retrasa el acceso
Evitar colisión: intercambio RTS-CTS
RTS y CTS cortos:
Colisiones menos probables y de menor duración.
Resultado final similar a la detección de colisión
IEEE 802.11 permite:
CSMA.
CSMA/CA: reservas.
Elegir desde AP.
Datos
Fuente
Destino
Otros
NAV: retrasa el acceso
CSMA/CA con la extension RTS/CTS
t
SIFS
DIFS
data
ACK
defer access
other
stations
receiver
sender
data
DIFS
RTS
CTS
SIFS
SIFS
NAV (RTS)
NAV (CTS)
Virtual Carrier Sensing: 4-way handshake (RTS, CTS, DATA, ACK)
Contention window
Eficiencia : raw data !!!!!
La tabla nos presenta data rates a N1 para IEEE 802.11a/g con codificación convolucional “convolutional coding.” Esos números son “raw rates” y el throughput de es de alrededor de 28 Mbps para 54Mbps (46% de eficiencia), [64QAM y 3/4 coding rate en un ancho de banda de 20-MHz].
Una observación
….. PCF ni CA se usan en la práctica
Formato de la trama 802.11
Trama 802.11
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