1.2. Схема распределенного управления в локальных сетях

В режиме распределенного управления (схема DCF) информационные пакеты передаются в общем случае двумя способами. Короткие пакеты, чья длина не превышает некоторого предела , передаются с помощью механизма базового доступа. При этом механизме, показанном на рис. 1.16, станция, успешно приняв­шая кадр DATA, содержащий информационный пакет, спустя короткий интервал SIFS немедленно отвечает положительным подтверждением АСК.

Рис. 1.16. Механизм базового доступа (s – SIFS, b.s - слоты времени отсрочки)

Для пакетов с длиной, большей RTS-порога , используется механизм Request-To-Send/Clear-To-Send (RTS/CTS). В этом случае, изображенном на рис. 1.16 передача кадра DATA предваряется запросом на передачу (RTS). направляемым к принимающей станции, которая спустя SIFS отвечает разрешающим кадром CTS. И только по получении кадра CTS передается кадр DATA, который под­тверждается кадром АСК. Таким образом, значение выбирается в результате разумного компромисса между накладными расходами механизма RTS/CTS, за­ключающимися в передаче двух дополнительных кадров RTS и CTS, и выигры­шем в длительности коллизии. Как видно из сравнения рис. 1.16 и рис. 1.17, длитель­ность коллизии при базовом доступе определяется максимальной длиной кадров DATA, участвующих в коллизии, а при использовании механизма RTS/CTS она равна длительности передачи короткого кадра RTS.

Рис. 1.17. Механизм RTS/CTS

После завершения попытки передачи очередного пакета станция переходит в состояние отсрочки спустя интервал DIFS, если попытка была успешной (т. е. кол­лизия отсутствовала и все кадры, относящиеся к данному пакету, были переданы корректно, без искажения помехами), или EIFS — при неудачной попытке. При этом счетчик времени нахождения в состоянии отсрочки устанавливается в на­чальное значение b, которое называется временем отсрочки, измеряется в слотах длительностью σ и равновероятно выбирается из множества (0,..., w - 1). Значе­ние w, называемое конкурентным окном, зависит от значения пr числа сделанных попыток передачи текущего пакета:

W=Wi=Wo2^nr при n_r<m и w=W_m при , (1.4)

где W0=CW_min и W_m=W02^m = CW_max — соответственно минимальное и максимальное конкурентные окна.

В процессе передачи текущего пакета каждая станция, инициировавшая передачу, подсчитывает число неудачных попыток передачи коротких (n_s) и длинных (n_d) кадров. Пусть станция передала кадр DATA с пакетом, длина которого мень­ше или равна , или кадр RTS. Тогда, если в течение тайм-аута, равного EIFS, поступит ответный корректный кадр, соответственно АСК или CTS, то значение счетчика n_s обнуляется, а иначе значение n_s увеличивается на единицу. Анало­гично значение счетчика n_d обнуляется или увеличивается на единицу в случаях соответственно приема или отсутствия (в течение тайм-аута) корректного кадра АСК, подтверждающего успешную передачу кадра DATA с пакетом, длина кото­рого больше . Если значение любого из счетчиков n_s и n_d достигает некоторых предельных значений соответственно N_s и N_d, то текущий пакет отбрасывается и (при непустой очереди) выбирается следующий пакет для передачи с обнулением значений n_r,n_s и n_d

Для снижения влияния помех стандарт рекомендует разбивать паке­ты, размер которых больше некоторого порога фрагментации Lf, на фрагменты, размер каждого из которых (кроме последнего) равен Lf. Таким образом, пакет передается в виде цепочки кадров DATA, содержащих последовательные фраг­менты и перемежаемых ответными кадрами АСК, а также короткими межкадро­выми промежутками SIFS (рис. 1.18). При искажении некоторого фрагмента станция переходит в состояние отсрочки, увеличивая на единицу значение счет­чика попыток n_г, и повторная передача начнется именно с этого фрагмента, а не с начала всего пакета.

Рис. 1.18. Передача фрагментированных пакетов

Процесс передачи первого фрагмента в общем случае складывается из обме­на четырьмя кадрами: запрос на передачу (кадр RTS), разрешение на передачу (кадр CTS), сам фрагмент с заголовком (кадр DATA) и подтверждение успеш­ной передачи (кадр АСК).

Эти фазы обмена разделяются коротким временным интервалом SIFS. При длине фрагмента, меньшей некоторого предела Р, кадры RTS и CTS не используются. Если станция в течение тайм-аута не получает от­ветные корректные кадры CTS и АСК (а также сразу по приеме искаженных кадров или кадров, относящихся к другой станции), она считает, что либо про­изошла коллизия, либо последний переданный кадр был искажен, и переходит в состояние отсрочки, увеличивая на единицу свой счетчик коллизий n_г. После успешной передачи фрагмента (по получении АСК) станция, спустя SIFS начина­ет передачу следующего фрагмента. Передача последующих фрагментов пакета отличается лишь тем, что при первой попытке не используются кадры RTS и CTS независимо от длины фрагмента. После успешной передачи последнего фрагмен­та пакета станция переходит в состояние отсрочки, обнуляя счетчики n_r,n_s и n_d. Станция начинает передачу при выполнении следующих условий: 1) истек­ло время отсрочки с момента последней передачи данной станции; 2) эфир этой станции был свободен в течение интервала задержки (равного DIFS, если послед­ний «услышанный» кадр не был искаженным, а иначе — EIFS); 3) в очереди на передачу имеются готовые пакеты. В частности, при поступлении нового пакета в пустую очередь на передачу станция либо сразу начинает передачу кадра RTS или DATA (см. выше), если на момент поступления пакета эфир был свободен в течение интервала задержки, либо переходит в состояние отсрочки с п_r = 0. Этот переход в общем случае состоит из двух фаз: 1) ожидание освобождения канала, если он занят, и 2) интервал задержки. Если в течение этого интервала канал был свободен, станция начинает отсчет времени отсрочки (а иначе обе фазы перехода повторяются). Отсчет прекращается по получении сигнала о занятости канала и возобновляется только спустя интервал задержки с момента освобождения ка­нала. По окончании отсчета времени отсрочки станция либо сразу же посылает кадр RTS (или DATA при длине фрагмента, меньшей ), либо простаивает в ожидании нового пакета (при пустой очереди на передачу).

Для повышения надежности слежения за состоянием эфира протокол Radio-Ethernet наряду с регистрацией «физической» занятости эфира предусматривает механизм отслеживания «виртуальной» занятости. Для этого кадры содержат поле предполагаемой длительности передачи t_nav

- для кадра RTS значение t_nav равно сумме времен передачи CTS, DATA и АСК;

- для CTS оно равно сумме времен передачи DATA и АСК;

- для DATA оно равно сумме времен передачи АСК данного фрагмента и DATA и АСК следующего фрагмента (если он есть);

- наконец, для АСК t_nav равно сумме времен передачи DATA и АСК следу­ющего фрагмента.

Все эти суммы включают соответствующее число интервалов SIFS между кадрами. Станция, принявшая кадр, не предназначенный ей, считывает из него значение t_nav и считает эфир «виртуально» занятым в течение соответствую­щего интервала (в случае кадра RTS механизм более сложен). Меха­низм отслеживания «виртуальной» занятости особенно полезен в случае скры­тых станций, причем особенности схемы DCF в этом случае будут рассмотрены в следующей главе.

Изложение особенностей протокола для технологии FHSS также дадим в сле­дующей главе, а сейчас перейдем к описанию используемых моделей.