Zobrazit příspěvky
31
Hardware / Re:WIFI: Jak funguje příjem a vysílaní současně jednou anténou
« kdy: 26. 08. 2021, 00:55:24 »
"Tak pokud by WIFI přepínala mezi příjmem a vysílání, jak zjistí klient kdy je ten vhodný okamžik k vysílání?"
U 802.11 je pro sdílení rádiového kanálu přístupovým bodem (AP) a klienty (CLI) klíčová metoda přístupu do kanálu CSMA/CA - Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance, která je doplněna mnoha podpůrnými prostředky, jedním z nichž je i třeba dříve zmíněné RTS/CTS/ACK.
Ve stručnosti - každý CLI v síti naslouchá (Carrier Sense), a pokud je určitou dobu v rádiovém kanálu klid a CLI má data k odeslání na AP, tak je odvysílá. Samozřejmě může dojít ke kolizi (jiný CLI nebo AP začne přibližně ve stejném okamžiku taktéž vysílat), data na AP nedorazí (resp. přijatý frame bude nečitelný), CLI tedy od AP nedostane potvrzení (ACK) a musí data poslat znovu. Aby se minimalizovala opětovná kolize (jiný CLI nebo AP chce stále taktéž vysílat), počká se na rádiový klid v kanále trvající nějakou náhodnou dobu, jejíž horní limit je ale větší než v předchozím kroku (802.11 používá binary exponential random back-off, tj. doba požadovaného rádiového klidu exponenciálně narůstá a má jistou náhodnou aditivní složku), a poté se učiní další pokus o odvysílání. Tento mechanismus by však sám o sobě evidentně nezajistil tak dobré využití rádiového kanálu, kterého 802.11 dosahuje. Navíc, například z důvodu použití směrových antén na straně CLI, je u 802.11 velký problém s tzv. skrytými klienty (hidden clients), kdy naslouchající CLI nedetekuje jiný vysílající CLI a začne vysílat směrem k AP, což opět způsobí kolizi. Pravděpodobnost kolizí je při větším množství CLI pak v takové síti poměrně vysoká, a proto musí být přijata opatření (Coordination Functions), které vzniku kolizí předchází (Collision Avoidance), nikoliv pouze detekuje (Collision Detection).
Těchto opatření existuje celá řada. Ty v 802.11 nejstarší jsou označovány jako Distributed Coordination Function - DCF, což naznačuje, že zodpovědnost za předcházení kolizím je rozdělena mezi všechny účastníky sítě (AP a CLI). Telegraficky některé z nich:
1. Historická klasika RTS/CTS doplněné o monitoring ACK. Tohle funguje tak, že pokud má CLI hodně dlouhý frame pro odvysílání, potom místo jeho odvysílání vyšle nejprve nepoměrně kratší frame RTS (pravděpodobnost kolize třeba se skrytým klientem je tak výrazně menší) a až poté, co obdrží CTS od AP, odešle data (ostatní CLI mlčí, kanál je vyhrazen pro oslovený CLI). RTS/CTS není z důvodu značné režie vhodné používat pro krátké datové rámce - to, kdy pomocí RTS/CTS datové rámce "obalit", se nastavuje parametrem RTS/CTS threshold.
2. Předchozí metodu lze ještě povýšit mechanismem sledování sekvence rámců. Například po odvysílání datového rámce z AP se dá předpokládat ACK od CLI. Ostatní naslouchající CLI se tedy nebudou po odvysílání datového rámce od AP hned tlačit do kanálu, ale nechají CLI prostor pro ACK.
3. 802.11 definuje několik velikostí časových prodlev mezi rámci (inter-frame space - IFS). Tím se dá prioritizovat spojení AP s některým CLI (mezera mezi rámci se udržuje tak krátká, že ostatní CLI nedetekují dostatečně dlouhý rádiový klid, aby se mohly pokusit vysílat). To je vhodné třeba pro přenos většího objemu dat na vytíženém spoji AP-CLI.
Když výše uvedené nestačí, umožňuje 802.11, aby AP poněkud více řídil přístup CLI do kanálu - u 802.11 známé jako Point Coordination Function- PCF. Myšlenka PCF spočívá v tom, že AP provádí cyklické dotazování CLI (nebo jim rovnou posílá data), přičemž AP přistupuje do kanálu tak rychle (malý IFS), že CLI nemohou detekovat dostatečně dlouhý rádiový klid v kanále, a tedy nemají šanci svévolně začít vysílat. Samozřejmě čas od času AP nechá IFS delší, aby na řadu přišly i CLI, jež PCF nepodporují.
No a s 802.11e přišel další posun vpřed v podobě Hybrid Coordination Function (HCF), která nejen že vylepšuje vlastnosti původní DCF i PCF, ale navíc i přidává některé nové funkce, jako například vyhrazení časových oken pro přenos některých služeb, jejich prioritizaci aj.
U 802.11 je pro sdílení rádiového kanálu přístupovým bodem (AP) a klienty (CLI) klíčová metoda přístupu do kanálu CSMA/CA - Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance, která je doplněna mnoha podpůrnými prostředky, jedním z nichž je i třeba dříve zmíněné RTS/CTS/ACK.
Ve stručnosti - každý CLI v síti naslouchá (Carrier Sense), a pokud je určitou dobu v rádiovém kanálu klid a CLI má data k odeslání na AP, tak je odvysílá. Samozřejmě může dojít ke kolizi (jiný CLI nebo AP začne přibližně ve stejném okamžiku taktéž vysílat), data na AP nedorazí (resp. přijatý frame bude nečitelný), CLI tedy od AP nedostane potvrzení (ACK) a musí data poslat znovu. Aby se minimalizovala opětovná kolize (jiný CLI nebo AP chce stále taktéž vysílat), počká se na rádiový klid v kanále trvající nějakou náhodnou dobu, jejíž horní limit je ale větší než v předchozím kroku (802.11 používá binary exponential random back-off, tj. doba požadovaného rádiového klidu exponenciálně narůstá a má jistou náhodnou aditivní složku), a poté se učiní další pokus o odvysílání. Tento mechanismus by však sám o sobě evidentně nezajistil tak dobré využití rádiového kanálu, kterého 802.11 dosahuje. Navíc, například z důvodu použití směrových antén na straně CLI, je u 802.11 velký problém s tzv. skrytými klienty (hidden clients), kdy naslouchající CLI nedetekuje jiný vysílající CLI a začne vysílat směrem k AP, což opět způsobí kolizi. Pravděpodobnost kolizí je při větším množství CLI pak v takové síti poměrně vysoká, a proto musí být přijata opatření (Coordination Functions), které vzniku kolizí předchází (Collision Avoidance), nikoliv pouze detekuje (Collision Detection).
Těchto opatření existuje celá řada. Ty v 802.11 nejstarší jsou označovány jako Distributed Coordination Function - DCF, což naznačuje, že zodpovědnost za předcházení kolizím je rozdělena mezi všechny účastníky sítě (AP a CLI). Telegraficky některé z nich:
1. Historická klasika RTS/CTS doplněné o monitoring ACK. Tohle funguje tak, že pokud má CLI hodně dlouhý frame pro odvysílání, potom místo jeho odvysílání vyšle nejprve nepoměrně kratší frame RTS (pravděpodobnost kolize třeba se skrytým klientem je tak výrazně menší) a až poté, co obdrží CTS od AP, odešle data (ostatní CLI mlčí, kanál je vyhrazen pro oslovený CLI). RTS/CTS není z důvodu značné režie vhodné používat pro krátké datové rámce - to, kdy pomocí RTS/CTS datové rámce "obalit", se nastavuje parametrem RTS/CTS threshold.
2. Předchozí metodu lze ještě povýšit mechanismem sledování sekvence rámců. Například po odvysílání datového rámce z AP se dá předpokládat ACK od CLI. Ostatní naslouchající CLI se tedy nebudou po odvysílání datového rámce od AP hned tlačit do kanálu, ale nechají CLI prostor pro ACK.
3. 802.11 definuje několik velikostí časových prodlev mezi rámci (inter-frame space - IFS). Tím se dá prioritizovat spojení AP s některým CLI (mezera mezi rámci se udržuje tak krátká, že ostatní CLI nedetekují dostatečně dlouhý rádiový klid, aby se mohly pokusit vysílat). To je vhodné třeba pro přenos většího objemu dat na vytíženém spoji AP-CLI.
Když výše uvedené nestačí, umožňuje 802.11, aby AP poněkud více řídil přístup CLI do kanálu - u 802.11 známé jako Point Coordination Function- PCF. Myšlenka PCF spočívá v tom, že AP provádí cyklické dotazování CLI (nebo jim rovnou posílá data), přičemž AP přistupuje do kanálu tak rychle (malý IFS), že CLI nemohou detekovat dostatečně dlouhý rádiový klid v kanále, a tedy nemají šanci svévolně začít vysílat. Samozřejmě čas od času AP nechá IFS delší, aby na řadu přišly i CLI, jež PCF nepodporují.
No a s 802.11e přišel další posun vpřed v podobě Hybrid Coordination Function (HCF), která nejen že vylepšuje vlastnosti původní DCF i PCF, ale navíc i přidává některé nové funkce, jako například vyhrazení časových oken pro přenos některých služeb, jejich prioritizaci aj.
