Автор: Климов И. А., студент; Червинская Н. В., доцент каф. «Автоматика и Телекоммуникации» (Донецкий национальный технический университет, г. Донецк, Украина)
Источник: Научно-практическая конференция молодых ученых и студентов «Наукові дослідження молоді - інновації в науці та практиці»:Сб. тезисов докладов. Мариуполь: ПГТУ, 2013г. - С. 147-149
Климов И. А., студент; Червинская Н. В., Обеспечение требуемых показателей качества обслуживания в беспроводных Mesh сетях.
Проанализирован стандарт IEEE 802.11, и возможности по организации приоритетного обслуживания настоящего типа сетей на его основе.
Также рассмотрены несколько вспомогательных механизмов, способствующих повысить качество обслуживания в таких сетях.
Стандарт IEEE 802.11s определяет правила организации и взаимодействия узлов в беспроводных MESH сетях. Стандарт требует, чтобы все устройства поддерживали метрику времени передачи в канале (Airtime Link Metric). Эта обязательная метрика необходима для совместимости устройств и наиболее полно учитывает условия доступа к среде. Она задается формулой:
где O и Bt константы для различных физических реализаций (802.11a, 802.11b): Bt – число битов в тестовом пакете (8192), O–накладные расходы доступа к каналу r – скорость передачи данных в канале (Мбит/с); ef – вероятность возникновения ошибки. Метрика представляет собой оценку времени передачи (в секундах) пробного пакета.
представлены стандартом 802.11e, который определяет основной набор правил, усовершенствованный для беспроводных приложений локальной сети через изменения в управлении доступом к среде (MAC) слоя. Структура пакетов и формат заголовков МАС-пакета в mesh-сети такой же, как и в стандарте IEEE 802.11. МАС-пакеты в 802.11s отличает только mesh-заголовок в начале поля данных. Он содержит четыре поля.
PCF и DCF не имеют возможности классифицировать трафик и гарантировать QoS, тем более в такой системе как MESH. Поэтому, 802.11e расширяет DCF и PCF, двумя новыми функциями координации: Enhanced DCF (EDCF) и Hybrid Coordination Function (HCF). І EDCF, і HCF поддерживают разделение на классы трафика (TC). Так, Wi-Fi Multimedia (WMM) определяет 4 типа категорий доступа:
1 – приоритет голосового трафика (наивысший приоритет)
2 – приоритет видео трафика
3 – приоритет негарантированной доставки (Best Effort)
4 – низкий приоритет (background)
EDCF характеризуется тем, что в среднем, станция с трафиком более высокого приоритета ждет немного меньше перед отправкой пакета, чем станция с трафиком меньшего приоритета. Это не дает четких гарантий, однако этот вариант наиболее приемлем, в силу своей легкой настройке и эффективности.
HCF работает во многом схоже с PCF: интервалы между сигнальными фреймами делятся на два периода – CFP и CP. Главное различие от PCF заключается в том, что присутствуют Traffic Classes (TC). Также AP может координировать трафик любым выбранным им способом (а не только циклически). HCF это наиболее сложная функция координации, но зато с HCF QoS может быть настроен очень точно. [1]
Еще одним мощным механизмом, позволяющим снизить конкуренцию доступа к среде и увеличить вероятность своевременной доставки данных, чувствительных к задержкам (видеоконференции, голосовые потоки, высокоприоритетные данные) является MDA-резервирование. Оно осуществляет детерминированный доступ в mesh-сети (Mesh Deterministic Access – MDA), т.е. получает доступ к среде в заранее зарезервированные временные интервалы, в течение которых MDA-станции не пытаются передавать пакеты, чтобы не мешать передаче данных по зарезервированному каналу. [2]
Стоит отметить, что на актуальность и своевременность доставки пакетов влияет перегрузка узлов доступа и динамика беспроводной среды. Стандарт 802.11k как раз призван решить эту проблему путем измерения не только уровня сигнала, а и загруженности каналов. Поэтому, даже если на AP будет самый мощный сигнал, но она будет полностью загружена, мобильное устройство будет подключено к другой точке доступа с меньшим уровнем сигнала. Тем самым эффективность использования пропускной способности будет выше. [3]
1. Стандарт IEEE_802.11e [Электронный ресурс] ru.wikipedia.org/wiki/IEEE_802.11e
2. Вишневский В. Mesh-сети. В ожидании стандарта IEEE 802.11s [Текст] / В.Вишневский, Д.Лаконцев, А.Сафонов, С.Шпилев // Электроника: НТБ. – 2008. – № 3. – С. 98–106
3. IEEE 802.11k-2008 – Amendment 1: Radio Resource Measurement of Wireless LANs.