1.3. Работа беспроводных систем связи в условиях го­родских и региональных сетей

В последние годы беспроводные се­ти передачи данных становятся одним из основных направлений раз­вития сетевой индустрии. Беспровод­ная технология позволяет в кратчай­шие сроки и с небольшими затрата­ми объединить удаленные локальные сети различных организаций в еди­ную региональную сеть передачи дан­ных, обеспечивая им удаленный высо­коскоростной стационарный доступ в Интернет. Основной структурной единицей региональной беспроводной сети является радиосота (рис. 1.19), имеющая звездообразную структуру: в центре нее помещается базовая станция (БС) со всенаправленной антенной, на которую сфокусированы антенны оконечных станций (ОС) — радиобриджей между беспроводной сетью и локальными ка­бельными сетями. В типичных условиях региональной беспроводной сети ОС не имеют радиовидимости друг с другом (т. е. скрыты друг от друга) и вынужде­ны взаимодействовать через ретрансляционную БС, расположенную на большой высоте (на высотных зданиях, телевышках и т д.), и являющуюся точкой доступа во внешнюю сеть.

Рис.1.19. Типовая радиосота

Пример реализации подобной сети на базе протокола IEEE 802.11 в городских условиях, состоящей из нескольких радиосот показан на рис. 1.20. При использовании механизма базового доступа схемы DCF станция, успешно принявшая кадр DATA, содержащий информационный пакет, спустя короткий интервал SIFS немедленно отвечает положительным подтверждением АСК (рис. 1.21).

Таким образом, попытка передачи пакета считается успеш­ной, если станция, отправившая кадр DATA, в течение тайм-аута EIFS получает корректное подтверждение АСК на этот кадр.

После завершения попытки передачи очередного пакета станция переходит в состояние отсрочки спустя интервал задержки 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.

Рис. 1.20. Пример беспроводной сети

в городских условиях

Заметим, что отсчет времени отсрочки станция ведет только при сво­бодном канале: значение счетчика уменьшается на единицу только в том слу­чае, если в течение всего предшествующего слота канал воспринимался данной станцией как свободный (скрытые станции по-разному воспринимают состояние канала, рис. 1.22)

Рис. 1.21. Работа DCF при скрытых ОС (θi = EIFS ,θs = DIFS)

Отсчет времени отсрочки прекращается, когда канал становится, занят (в восприятии данной станции), и в следующий раз счетчик от­ложенного времени уменьшится только тогда, когда канал окажется, свободен в течение в зависимости от того, был ли кадр, принятый данной станцией, последним, соответственно, корректным или нет. При достижении счетчиком отсрочки нулевого значения станция начинает передачу.

Рассмотрим случаи, когда происходят коллизии, в пред­положении, что длины всех па­кетов, передаваемых от ОС к БС и обратно, равны соответственно re и rb >> rb байт (данный вид трафика харак­терен для региональной сети). Кроме того, предположим, что все станции используют толь­ко механизм базового доступа. Пусть в некоторый момент t0 БС, «слышащая» все осталь­ные станции, начинает переда­чу ОС 1 (рис.1.23). Тогда коллизия возможна только в случае, если какая-либо ОС также попытается пе­редавать в интервале(t0 – δ, t0 + δ), где δ — время распространения сигнала, причем передача БС окончится неудачей из-за коллизии, только если в коллизии участвует и ОС 1.

Попытки остальных ОС не мешают БС передавать кадр DATA и принимать кадр АСК, так как: 1) станция не прослушивает канал в течение своей передачи; 2) ОС 1 не «слышит» остальные оконечные станции и успешно принимает кадр DATA от БС; 3) rb > re, поэтому коллизия всегда завершается до начала передачи кадра АСК ОС 1. Таким образом, при коллизии, в которой участвует как БС, так и ОС 1, искажаются все передаваемые кадры (назовем такую коллизию разрушающей Б - коллизией), а если ОС 1 не участвует в кол­лизии, то данная Б - коллизия является неразрушающей для БС (хотя, конечно, кадры других станций будут искажены).

Рис. 1.22. Коллизия беспроводных сетей

Рис.1.23. Неудачные попытки ОС

Перейдем к коллизиям ОС. Пусть в момент t₀ начинает передачу ОС 1. Время, необходимое для передачи кадра DATA от ОС, обозначим через t_de (при передаче от БС к ОС - t_db ). Пусть также БС не начнет передачу в (t₀ - δ, t₀ + δ). Тогда коллизия произойдет, если какая-либо ОС также попы­тается начать передачу в момент t_{i €} (t₀ - t_de -2δ - SIFS, t₀ + t_de + 2δ +SIFS) причем при t_{i €} (t₀ - t_de, t₀ + t_de) искажаются оба передаваемых кадра (разру­шающая О - коллизия), а при |t₁ - t₀| _€ (t_de , t_de + 2δ +SIFS) БС успевает успешно принять кадр, прибывший первым, т. е. имеет место неразрушающая О -коллизия.

Наконец, после коллизии ОС или искажения помехами кадра DATA, посланно­го ОС, как эта (или эти) ОС, так и БС не могут начать следующую попытку передачи в течение, по крайней мере, EIFS (будем говорить, что они становят­ся блокированными на время EIFS), в то время как остальные ОС продолжают отсчет отложенного времени и могут начать передачу.