Эндрю Уэзеролл - Компьютерные сети. 5-е издание

Клиенты могут установить бит управления электропитанием в кадрах, которые они посылают в точку доступа, чтобы сообщить ей, что они входят в энергосберегающий режим (power-save mode). В этом режиме клиент может дремать, и точка доступа будет буферизовать предназначенный для него трафик. Чтобы проверить наличие входящего трафика, клиент просыпается для каждого маяка и проверяет карту трафика, которую ему посылают как часть маяка. Эта карта говорит клиенту о наличие буферизованного трафика. Если он есть, клиент посылает сообщение опроса в точку доступа, и она посылает буферизованный трафик. Затем клиент может вернуться в спящий режим до следующего маяка.

В 2005 году к 802.11был добавлен другой энергосберегающий механизм, названный APSD (Automatic Power Save Delivery — автоматический переход в режим сохранения энергии). С этим новым механизмом точка доступа буферизирует кадры и посылает их клиенту сразу после того, как клиент посылает кадры в точку доступа. Клиент может заснуть, пока у него нет большего количества трафика для отправки (и получения). Этот механизм хорошо работает на таких приложениях, как

IP-телефония, у которых часто есть трафик в обоих направлениях. Например, беспроводной IP-телефон мог бы использовать этот механизм, чтобы посылать и получать кадры каждые 20 мс, что намного чаще, чем интервал маяка (100 мс), и находится в спящем режиме в промежутках.

Третья и последняя потребность, которую мы исследуем, — это качество обслуживания. Когда трафик IP-телефонии в предыдущем примере конкурирует с трафиком соединения равноправных узлов ЛВС, пострадает трафик IP-телефонии. Он будет отложен в соревновании с трафиком соединения равноправных узлов ЛВС высокой пропускной способности, даже при том, что пропускная способность IP-телефонии низка. Эти задержки, вероятно, ухудшат голосовые вызовы. Чтобы предотвратить это ухудшение, мы хотели бы позволить трафику IP-телефонии идти перед трафиком соединения равноправных узлов ЛВС, как имеющего более высокий приоритет.

В IEEE 802.11 есть умный механизм, обеспечивающий этот вид качества обслуживания, который был введен в 2005 году как набор расширений под именем 802.11e. Он работает, расширяя CSMA/CA с тщательно определенными интервалами между кадрами. После того как кадр послан, прежде чем любая станция может послать кадр, требуется определенное количество времени простоя, чтобы проверить, что канал больше не занят. Эта уловка должна определить различные временные интервалы для различных видов кадров.

На рис. 4.25 изображено пять интервалов. Интервал между регулярными кадрами данных называется DIFS( DCF InterFrame Spacing— межкадровый интервал DCF). Любая станция может попытаться захватить канал, чтобы послать новый кадр после того, как среда была неактивна для DIFS. Применяются при этом обычные правила борьбы, включая двоичную экспоненциальную выдержку в случае коллизии.

Самый короткий интервал — это SIFS( Short InterFrame Interval— короткий межкадровый интервал). Он используется для того, чтобы одна из сторон в диалоге могла получить шанс начать первой. Примеры включают разрешение получателю послать ACK, другие последовательности кадров управления, такие как RTS и CTS, или разрешение отправителю передать пакет фрагментов. Отправка следующего фрагмента после ожидания только SIFS препятствует тому, чтобы другая станция вмешалась с кадром в середине обмена.

Рис. 4.25. Межкадровые интервалы в стандарте 802.11

Два интервала AIFS( Arbitration InterFrame Space— межкадровый арбитражный интервал) показывают примеры двух различных уровней приоритета. Короткий интервал, AIFS pкороче чем DIFS, но длиннее, чем SIFS. Он может использоваться точкой доступа, чтобы переместить голос или другой приоритетный трафик в начало очереди. Точка доступа будет ждать более короткого интервала, прежде чем пошлет голосовой трафик, и, таким образом, пошлет его раньше регулярного трафика. Длинный интервал, AIFS 4, больше чем DIFS. Он используется для фонового трафика, который может быть задержан до окончания регулярного трафика. Прежде чем послать этот трафик, точка доступа будет ждать в течение более длинного интервала, давая возможность сначала передать регулярный трафик. Полный механизм качества обслуживания определяет четыре различных приоритетных уровня, у которых есть различные параметры выдержки, а также различные параметры времени ожидания.

Последний временной интервал называется EIFS( Extended InterFrame Spacing— расширенный межкадровый интервал). Он используется только той станцией, которая только что получила испорченный или неопознанный кадр и хочет сообщить о проблеме. Идея в том, что приемник может сразу не сообразить, что происходит, и ему нужно выждать в течение какого-то интервала, чтобы не прервать своим возмущенным возгласом идущий в это время диалог между станциями.

Дальнейшая часть расширений, обеспечивающих качество обслуживания, — понятие возможности передачи(transmission opportunity) или TXOP. Первоначальный механизм CSMA/CA позволял станциям посылать один кадр за один раз. Эта схема была прекрасна, пока диапазон скоростей не увеличился. В 802.11a/g одна станция могла бы посылать кадры со скоростью 6 Мбит/с, а другая — 54 Мбит/с. Каждой из них надо послать один кадр, но первой станции нужно для отправки ее кадра в 9 раз больше времени (не считая фиксированных накладных расходов), чем второй. У этого неравенства есть неприятный побочный эффект замедления быстрого отправителя, который конкурирует с медленным отправителем, примерно до скорости медленного отправителя. Например, снова игнорируя фиксированные накладные расходы, работая по отдельности отправители реализовывали бы свои собственные скорости 6 Мбит/с и 54 Мбит/с, а работая вместе они оба получат в среднем скорость 5,4 Мбит/с. Что большая неприятность для быстрого отправителя. Эта проблема известна как аномалия скорости( rate anomaly) (Heusse и др., 2003).

При использовании TXOP каждая станция получает одинаковое количество эфирного времени, а не одинаковое количество кадров. Станции, которые посылают на более высокой скорости, получат в течение своего эфирного времени более высокую пропускную способность. В нашем примере отправители, совместно работающие со скоростями 6 и 54 Мбит/с, теперь достигнут скоростей 3 и 27 Мбит/с, соответственно.

4.4.4. Стандарт 802.11: структура кадра

Стандарт 802.11 определяет три класса кадров, передаваемых по радиоканалу: информационные, служебные и управляющие. Все они имеют заголовки с множеством полей, используемых подуровнем MAC. Кроме того, есть поля, используемые физическим уровнем, но они в основном относятся к методам модуляции, поэтому здесь мы их рассматривать не будем.