Δίκτυα Επικοινωνιών 2008 Τοπικά δίκτυα Μ.E. Θεολόγου

Transcript

1 Τοπικά Δίκτυα

2 Περίληψη Εισαγωγή στα τοπικά δίκτυα Αρχές της πολλαπλής λή πρόσβασης Βασικά πρωτόκολλα πολλαπλής πρόσβασης Τοπικά δίκτυα ΙΕΕΕ 802.x

3 Τοπικά δίκτυα Ιδιότητες Αρχιτεκτονική Κριτήρια επίδοσης Πολλαπλή Π λή πρόσβαση Πρωτόκολλα ρ MAC Περιεχόμενα Πρωτόκολλα MAC τυχαίας πρόσβασης Τοπικά Τ άδίκτυα ΙΕΕΕ 802.x

4 Τοπικά Δίκτυα

5 Τοπικά δίκτυα Δημοφιλής ομάδα δικτύων, επειδή παρέχουν οικονομικές και γρήγορες διασυνδέσεις υπολογιστών Είναι δίκτυα εκπομπής Η ρύθμιση πρόσβασης στο κοινό μέσο αποτελεί λί σημαντική διαδικασία στη μετάδοση πακέτων σε ένα τοπικό δίκτυο Η οργάνωση πρωτοκόλλων στα τοπικά δίκτυα διαφέρει από τα άλλα δίκτυα

6 Ιδιότητες των τοπικών δικτύων Ακτίνα λίγων χιλιομέτρων το πολύ. Ταχύτητες από μερικά μρ Mb/s ως μρ μερικά Gb/s. Ειδικές καλωδιώσεις. Κοινή πρόσβαση στο μέσο μετάδοσης και πρωτόκολλα για να αποφεύγονται οι συγκρούσεις.

7 Αρχιτεκτονική πρωτοκόλλων των τοπικών δικτύων ΙΕΕΕ ΙΕΕΕ LLC MAC Φυσικό Επίβλεψη της μετάδοσης με πιθανή διόρθωση λαθών Πρόσβαση στη ζεύξη και επικοινωνία Διπλαγωγοί Ομοαξονικά καλώδια Ασύρματες ζεύξεις

8 Κριτήρια επίδοσης Διέλευση (ρυθμαπόδοση) Καθυστέρηση Διέλευση πρωτοκόλλου MAC είναι η μέγιστη ταχύτητα α μετάδοσης εάδο στο LAN, όανείναι όταν βαριά φορτωμένο Διέλευση = απόδοση ταχύτητα μετάδοσης Απόδοση πρωτοκόλλου MAC είναι το μέγιστο μγ ποσοστό του χρόνου που μπορούν οι κόμβοι να μεταδώσουν επιτυχώς, όταν χρησιμοποιούν το πρωτόκολλο και όταν το δίκτυο είναι πολύ φορτωμένο και έχει πολλούς κόμβους

9 Κριτήρια επίδοσης Καθυστέρηση Χρόνος αναμονής Χρόνος μετάδοσης Χρόνος διάδοσης Χρόνος μετάδοσης άλλων κόμβων Χρόνος πρόσβασης

10 Πρότυπα Σειρά προτύπων: ΙΕΕΕ 802 (ISO 8802) Διαφορετικό φυσικό στρώμα Διαφορετικό MAC Συμβατότητα στο LLC Εισαγωγή LLC CSMA/CD Αρτηρία με σκυτάλη Δακτύλιος με σκυτάλη WLAN

11 Πρότυπα

12 Πολλαπλή πρόσβαση Κοινό μέσο μετάδοσης M 5

13 Το πρόβλημα της πολλαπλής πρόσβασης Θεωρήστε τηλεφωνική διάσκεψη όπου όταν ένας μιλάει, όλοι οι άλλοι μπορούν να ακούνε αν μιλούν περισσότεροι ρ ταυτόχρονα,, όλες οι ομιλίες καταστρέφονται Πώς θα συντονίσουν τις ενέργειές τους οι συμμετέχοντες, ώστε να μεγιστοποιείται ο αριθμός των ανταλλασσομένων μηνυμάτων ανά sec να ελαχιστοποιείται ο χρόνος αναμονής μέχρι να μπορεί κάποιος να μιλήσει

14 Μερικές απλές λύσεις Χρήση συντονιστή (κεντρική λύση) ο κάθε ομιλητής θα πρέπει να περιμένει να τον καλέσει ο συντονιστής, ακόμη και αν δεν περιμένει κανείς άλλος να μιλήσει τι γίνεται όταν κοπεί η σύνδεση του συντονιστή; Κατανεμημένη λύση Μιλάει κάποιος όταν δεν μιλάει κανείς άλλος Αλλά, εάν δύο ομιλητές περιμένουν κάποιον τρίτο να τελειώσει, θα γίνει σύγκρουση Η σχεδίαση καλών σχημάτων πρόσβασης είναι πολύ δύσκολη

15 Το πρόβλημα της πολλαπλής πρόσβασης στα τοπικά δίκτυα Κοινό μέσο μετάδοσης τα μηνύματα από οιονδήποτε πομπό λαμβάνονται από όλους τους δέκτες δύο ή περισσότερες ταυτόχρονες μεταδόσεις παρεμβάλλουν μεταξύ τους και τα μηνύματα καταστρέφονται Στόχος: η ικανοποίηση των κριτηρίων επίδοσης μεγιστοποίηση της διέλευσης μηνυμάτων ελαχιστοποίηση του μέσου χρόνου αναμονής

16 Λύση του προβλήματος Αρχικά, επιλέγουμε μια βασική τεχνολογία για να ξεχωρίσουμε την κίνηση από τους διάφορους σταθμούς μπορεί να είναι στο πεδίο του χρόνου ή στο πεδίο της συχνότητας Στη συνέχεια, επιλέγουμε πώς να κατανείμουμε το μέσο μετάδοσης σε μεγαλύτερο μγ σύνολο ανταγωνιζόμενων χρηστών

17 Επιλογές Κεντρικό ή κατανεμημένο σχήμα Υπάρχει συντονιστής ή όχι; σε ένα κεντρικό σχήμα,, ένας από τους σταθμούς είναι ο ελέγχων (master) και οι άλλοι είναι ελεγχόμενοι (slaves)) master->slave = κάθοδος slave->master = άνοδος σε ένα κατανεμημένο σχήμα, όλοι οι σταθμοί είναι ομότιμοι

18 Επιλογές Μεταγωγή κυκλώματος ή πακέτου στέλνουν οι σταθμοί σταθερή ροή πακέτων ή ριπές πακέτων; με σταθερή ροή πακέτων, δεν υπάρχει λόγος ανταγωνισμού για κάθε πακέτο κατανομή πόρων στις ροές με ριπές πακέτων, έχει έννοια να υπάρχει ανταγωνισμός για κάθε πακέτο, ώστε να αποφευχθεί θίσπατάλη εύρους ζώνης

19 Βασικές τεχνολογίες Διαχωρισμός των δεδομένων των διαφόρων πηγών Τρεις βασικές επιλογές Πολλαπλή λήπρόσβαση διαίρεσης συχνότητας (Frequency division multiple access, FDMA) Πολλαπλή πρόσβαση διαίρεσης χρόνου (Time division multiple access, TDMA) Πολλαπλή πρόσβαση διαίρεσης κώδικα (Code division multiple access, CDMA)

20 Κεντρικά σχήματα πρόσβασης Ένας σταθμός είναι ελέγχων (master) και οι άλλοι είναι ελεγχόμενοι (slaves) ο slave μπορεί να μεταδώσει μόνο όταν επιτρέπει ο master Εκ φύσεως κατάλληλα σε μερικές περιπτώσεις wireless LAN, όπου ο σταθμός βάσης είναι ο μόνος σταθμός που τους βλέπει όλους κυψελωτά συστήματα, όπου ο σταθμός βάσης είναι ο μόνος που μπορεί να μεταδώσει μεγάλη ισχύ

21 Κεντρικά σχήματα πρόσβασης Πλεονεκτήματα απλά ο master παρέχει το σημείο συντονισμού Μειονεκτήματα ο master είναι το μοναδικό σημείο βλάβης ανάγκη ύπαρξης πρωτοκόλλου επανεκλογής συντονιστή ο master εμπλέκεται σε κάθε απλή μετάδοση => επιπρόσθετη καθυστέρηση η

22 Κατανεμημένα σχήματα Συγκρινόμενα με τα κεντρικά σχήματα περισσότερο αξιόπιστα έχουν μικρότερες καθυστερήσεις μηνυμάτων συχνά επιτρέπουν υψηλότερη χρησιμοποίηση του δικτύου αλλά είναι πιο πολύπλοκα

23 Πρωτόκολλο ελέγχου πρόσβασης κατανεμημένος αλγόριθμος που καθορίζει πώς θα μοιράζονται οι σταθμοί τον δίαυλο, δηλ. πότε μπορεί να μεταδώσει κάθε σταθμός η επικοινωνία για τη χρήση του μέσου χρησιμοποιεί το ίδιο το μέσο τι να προσέχουμε στα πρωτόκολλα πολλαπλής λή πρόσβασης: σύγχρονα ή ασύγχρονα απαιτούμενη πληροφορία ρ για τους άλλους σταθμούς αντοχή (π.χ., σε σφάλματα διαύλου) επίδοση

24 Πρωτόκολλα MAC: ταξινόμηση Τρεις μεγάλες κατηγορίες: Επιμεριζόμενου μρζμ μέσου το μέσο διαιρείται σε μικρότερα μέρη (χρονοσχισμές, συχνότητες) εκχωρείται ένα μέρος σε κάθε κόμβο για αποκλειστική χρήση Τυχαίας πρόσβασης Επιτρέπει συγκρούσεις Υπάρχει τρόπος επίλυσης των συγκρούσεων Εκχώρησης σειράς συντονιζόμενη κοινή πρόσβαση για αποφυγή συγκρούσεων

25 Πρωτόκολλα MAC: χαρακτηριστικά Επιμεριζόμενου μέσου μοιράζουν αποτελεσματικά τον δίαυλο σε υψηλό φορτίο αναποτελεσματικά σε χαμηλό φορτίο: καθυστέρηση στην πρόσβαση, εκχωρείται το 1/N του εύρους ζώνης ακόμη και αν είναι ένας κόμβος ενεργός Τυχαίας πρόσβασης καλή απόδοση σε χαμηλό φορτίο: ένας κόμβος μπορεί να χρησιμοποιεί πλήρως τον δίαυλο υψηλό φορτίο: πλεονασμός λόγω συγκρούσεων Εκχώρησης ης σειράς επιδιώκουν τα καλύτερα από τις δύο άλλες κατηγορίες

26 FDMA το εύρος ζώνης του διαύλου διαιρείται σε ζώνες συχνοτήτων εκχωρείται μια ζώνη σε κάθε σταθμό όταν δεν μεταδίδει ο σταθμός η ζώνη παραμένει αδρανής παράδειγμα: LAN 6 σταθμών, οι 1,3,4 μεταδίδουν οι ζώνες 256 2,5,6 μένουν αχρησιμοποίητες καλώδιοfdm nds ncy ban frequen

27 TDMA η πρόσβαση στο μέσο γίνεται εκ περιτροπής κάθε σταθμός χρησιμοποιεί χρονοσχισμή σταθερού μήκους σε κάθε γύρο οι μη χρησιμοποιούμενες χρονοσχισμές παραμένουν αδρανείς παράδειγμα: LAN 6 σταθμών, οι 134 1,3,4 μεταδίδουν οι χρονοσχισμές 2,5,6 μένουν αχρησιμοποίητες 6-slot frame

28 Πρωτόκολλα τυχαίας πρόσβασης Όταν ένας κόμβος έχει να στείλει πακέτο μεταδίδει σε πλήρη ρυθμό μετάδοσης R. δεν υπάρχει εκ των προτέρων συντονισμός μεταξύ των κόμβων αν μεταδίδουν δύο ή περισσότεροι ρ κόμβοι ταυτόχρονα γίνεται σύγκρουση, το πρωτόκολλο MAC τυχαίας πρόσβασης καθορίζει: πώς να ανιχνεύονται οι συγκρούσεις πώς να επιλύονται οι συγκρούσεις (π.χ., με καθυστερημένες αναμεταδόσεις) Παραδείγματα πρωτοκόλλων MAC τυχαίας πρόσβασης: γνήσιο ALOHA ALOHA με σχισμές CSMA and CSMA/CD

29 Πρωτόκολλα MAC εκχώρησης σειράς Polling: οελέγχων κόμβος καλεί τους ελεγχόμενους να dt data μεταδώσουν με τη σειρά χρησιμοποιείται συνήθως με απλά ελεγχόμενα data τερματικά μειονεκτήματα: πλεονασμός polling ελεγχόμενοι καθυστέρηση αποτυχία του κεντρικού σημείου (master) poll ελέγχων

30 Πρωτόκολλα MAC εκχώρησης σειράς Διέλευσης σκυτάλης: η σκυτάλη ελέγχου διέρχεται από κάθε κόμβο διαδοχικά. μήνυμα σκυτάλης μειονεκτήματα: πλεονασμός σκυτάλης καθυστέρηση αποτυχία κεντρικού σημείου (σκυτάλη) (τίποτε για αποστολή) T T data

31 Πρωτόκολλα βασιζόμενα σε κρατήσεις Κατανεμημένη βολιδοσκόπηση: ο χρόνος διαιρείται σε χρονοσχισμές αρχίζουμε με N σύντομες χρονοσχισμές κράτησης η διάρκεια της χρονοσχισμής κράτησης ισούται με το χρόνο διάδοσης απ άκρη σ άκρη του διαύλου σταθμός που έχει μήνυμα να στείλει κάνει κράτηση ηκράτηση βλέπεται από όλους τους σταθμούς μετά τις χρονοσχισμές κράτησης, οι μεταδόσεις των μηνυμάτων γίνονται με τη σειρά κράτησης

32 Το πρωτόκολλο ALOHA R = 9.6 kbps

33 ALOHA Σύστημα ασύρματης μετάδοσης πακέτων Όταν ένας σταθμός έχει πακέτο, το μεταδίδει αμέσως Ο σταθμός ακούει (για μέγιστο χρόνο μετάβασης και επιστροφής) Αν έρθει ACK, εντάξει. Αν όχι, επαναμεταδίδει Αν δεν σταλεί ACK μετά από πολλές επαναμεταδόσεις, εγκαταλείπει Υπάρχει έλεγχος σειράς πακέτων Αν το πλαίσιο είναι σωστό και ταιριάζει η διεύθυνσή του με του δέκτη, στέλνεται ACK Το πλαίσιο μπορεί να καταστραφεί από θόρυβο ή από άλλο σταθμό που εκπέμπει την ίδια στιγμή (σύγκρουση) Οποιαδήποτε επικαλυπτόμενα πλαίσια προκαλούν σύγκρουση

34 Λειτουργία του ALOHA

35 ALOHA απλό πρωτόκολλο, δεν απαιτεί συγχρονισμό μόλις υπάρξει πλαίσιο προς αποστολή, αποστέλλεται αμέσως η πιθανότητα σύγκρουσης είναι αυξημένη πλαίσιο που στάλθηκε τη στιγμή t 0 συγκρούεται με άλλα πλαίσια που στέλνονται στο χρονικό διάστημα [t 0-1,t 0 +1]

36 Απόδοση του ALOHA S Νέες μεταδόσεις Αναμεταδόσεις G Δίαυλος Όχι Σύγκρουση; S = G p ( GT) Pr{ N = n} = n!! p = Pr{ N = 0} = e S = Ge 2G n e 2G GT ( T επικίνδυνη περίοδος = 2) T=1 Ναι

37 Απόδοση του ALOHA 0.2 1/2e S = Ge 2G /2

38 ALOHA με σχισμές Ο χρόνος διαιρείται σε όμοιες χρονοσχισμές ίσες με το χρόνο μετάδοσης πλαισίου Ανάγκη ύπαρξης κεντρικού ρολογιού (ή άλλου μηχανισμού συγχρονισμού) Ο κόμβος που έχει πακέτο να στείλει, το στέλνει στην αρχή της επόμενης χρονοσχισμής Αν γίνει σύγκρουση: επαναμεταδίδει το πακέτο με πιθανότητα p, μέχρι να το πετύχει.

39 Slotted Aloha Success (S), Collision (C), Empty slot (E)

40 Slotted ALOHA επικίνδυνη περίοδος T=1 S /e S = G p p = e S = Ge G G ( T = 1) G

41 Slotted ALOHA Αναμενόμενος αριθμός μεταδόσεων G G E = e 1 + (1 e )(1 + E ) G E = e

42 Γνήσιο ALOHA και ALOHA με σχισμές 0,4 0, ,3 0,25 S ,2 0,15 0,1 Ge -G Ge -2G 0,05 0 0,0156 0,0313 0,0625 0,125 0,25 G 0,

43 ALOHA με κρατήσεις 1. Αρχίζει με μια περίοδο κρατήσεων σύμφωνα με το πρωτόκολλο ALOHA με σχισμές ές(απόδοση η<0.36). 2. Ακολουθεί η μετάδοση από όσους είχαν κάνει κρατήσεις. Απόδοση η = τ/ Τ Τ όπου Τ είναι η διάρκεια μετάδοσης του πακέτου δεδομένων και τ είναι η διάρκεια της σχισμής κράτησης. Με τ/τ=0 0.05προκύπτει η=88% 88%.

44 Carrier Sense Multiple Access (CSMA) Αποφυγή των μεταδόσεων που είναι σίγουρο ότι θα προκαλέσουν σύγκρουση Θεμελιώδης αρχή: έλεγξε κατά πόσο το μέσο μετάδοσης είναι απασχολημένο πριν στείλεις πακέτο (π.χ. ανιχνεύοντας το φέρον) Στείλε ένα πακέτο μόλις απελευθερωθεί το μέσο Αν κατά την ανίχνευση, το μέσο βρεθεί κατειλημμένο, περίμενε ρμ να ελευθερωθεί και στείλε persistent Αν κατά την ανίχνευση, το μέσο βρεθεί κατειλημμένο, βάλε χρονόμετρο και δοκίμασε αργότερα nonpersistent Πρόβλημα με το persistent: δύο σταθμοί που περιμένουν θα συγκρουσθούν

45 CSMA Ο χρόνος διάδοσης είναι πολύ μικρότερος του χρόνου μετάδοσης Όλοι οι σταθμοί ξέρουν σχεδόν αμέσως ότι άρχισε κάποια μετάδοση Πρώτα ακούν για ελεύθερο μέσο (ανίχνευση φέροντος) Αν το μέσο είναι ελεύθερο, μεταδίδουν Αν δύο σταθμοί αρχίζουν την ίδια στιγμή, συγκρούονται Περιμένουν εύλογο διάστημα (round trip συν ανταγωνισμό για μετάδοση ACK) Αν δεν υπάρξει ACK, τότε αναμεταδίδουν Η μέγιστη απόδοση εξαρτάται από τον χρόνο διάδοσης (μήκος μέσου) και το μήκος πλαισίου Μακρύτερο πλαίσιο και βραχύτερος χρόνος διάδοσης δίνουν καλύτερη απόδοση

46 CSMA τυχαίας πρόσβασης Ο σταθμός A αρχίζει τη μετάδοση τη στιγμή t=0 A Ο σταθμός A καταλαμβάνει τον δίαυλο τη στιγμή t=t prop A

47 CSMA/CD Με το CSMA, η σύγκρουση καταλαμβάνει το μέσον για όλη τη διάρκεια της μετάδοσης CSMA/CD CSMA/CD Οι σταθμοί ακούν ενώ μεταδίδουν Αν το μέσο είναι ελεύθερο μεταδίδουν Εάν όχι, περιμένουν για ελεύθερο και ύστερα μεταδίδουν Αν διαπιστωθεί σύγκρουση, τότε σταματούν τη μετάδοση και στέλνουν σήμα συνωστισμού (32-48 bit) Μετά τη σύγκρουση, περιμένουν τυχαίο χρονικό διάστημα και ξαναρχίζουν Δυαδική εκθετική υποχώρηση

48 CSMA-CD O A αρχίζει να μεταδίδει τη στιγμή t=0 A A B B Ο B αρχίζει τη στιγμή t= t prop -δ.δ A Ο A ανιχνεύει σύγκρουση την t= 2 t prop -δ Χρειάζεται χρόνος 2 t prop για να διαπιστωθεί ότι ο δίαυλος έχει καταληφθεί B Ο B ανιχνεύει σύγκρουση την t= t prop

49 CSMA/CD ανίχνευση σύγκρουσης Απόσταση σύγκρουση, χρόνος ανίχνευσης /απόρριψης

50 10Base5 Ethernet Ethernet και ΙΕΕΕ Base2 1Base5 Cheapernet StarLan 10Broad36 Broadband 10BaseT Μέσο ομοαξ. 50Ω, 10mm ομοαξ. 50Ω, 5mm διπλαγωγός ομοαξ. 75Ω 2 διπλαγωγοί 10Mbps 10Mbps 1 Mbps 10Mbps 10Mbps Σήματα Manch Manch Manchester DPSK Manch Μέγιστο τμήμα Μέγιστη απόσταση Κόμβοι ανά τμήμα 500m 185m 500m 1800m 100m 2.5 km km 2.5 km 3.6 km 1 km

51 Δομή τοπικού δικτύου Ethernet transceiver controller Transceiver +controller (α) 10Base5 (β) 10Base2

52 Δομή τοπικού δικτύου RAM Ethernet Processor RAM ROM

53 Base-T Ενιαίο πεδίο σύγκρουσης

54 Απόδοση CSMA-CD πλαίσιο ανταγωνισμός πλαίσιο n σταθμοί ανταγωνίζονται για τον δίαυλο και κάθε σταθμός μς μεταδίδει την περίοδο ανταγωνισμού με πιθανότητα p. Η πιθανότητα για 1 επιτυχή μετάδοση: P success = np(1 p) n 1 0,6 P max 0,4 t P success μεγιστοποιείται για p=1/n: 0,2 P max success = (1 1 n) n 1 1 e n

55 Απόδοση CSMA-CD p

56 Απόδοση CSMA-CD A = p 1 + (1 p )(1 + A ) max 1 max Α= e η CSMA CD TRANSP 1 = TRANSP + 2 τe α α=prop/transp η CSMA CD = αα

57 Πλαίσιο MAC or 6 2 or Preamble SD Destination Source Length LLC frame Pad CRC Address Address Synch Start 64 to 1518 bytes frame Μ δ ήδ ύθ Preamble: 7 byte της μορφής Ομ ή η ακολουθούμενα από ένα (SD) χρησιμοποιούνται για να 1 Γενική διεύθυνση συγχρονίζουν τα ρολόγια πομπού και δέκτη 0 Μοναδική διεύθυνση 1 Ομαδική διεύθυνση 0 Τοπική διεύθυνση

58 Πρωτόκολλο MAC Δακτύλιος με σκυτάλη Μικρό πλαίσιο (σκυτάλη) κυκλοφορεί όταν δεν μεταδίδει κανείς Ο σταθμός περιμένει τη σκυτάλη Αλλάζει ένα bit στη σκυτάλη για να την καταλάβει Προσαρτά τα υπόλοιπα δεδομένα του Το πλαίσιο κάνει τον κύκλο και αποσύρεται από τον σταθμό που το μετέδωσε Στη συνέχεια ο σταθμός εισάγει νέα σκυτάλη Με μικρό φορτίο, μικρή απόδοση Με βαρύ φορτίο, κυκλική ανάθεση

59 Δακτύλιος με σκυτάλη

60 Δακτύλιος με σκυτάλη Δύο τύποι δακτυλίου Αποδέσμευση σκυτάλης μετά τη μετάδοση του πλαισίου (Release After Transmission, RAT) Αποδέσμευση σκυτάλης μετά τη λήψη του μεταδοθέντος πλαισίου (Release After Reception, RAR)

61 Δακτύλιος με σκυτάλη

62 RAR

63 RAT

64 Δακτύλιος με σκυτάλη A Wiring center E B C D

65 802.5 φυσικό στρώμα Ρυθμός μετάδ Μέσο UTP STP Fiber Σηματοδοσία Differential Manchester Max Frame

66 802.5 Μορφή πλαισίου Μορφή πλαισίου Σκυτάλη SD AC ED or 6 2 or Destination Source SD AC FC Information FCS Address Address ED 1 FS Starting delimiter J K 0 J K J, K non-data symbols (line code) Access control P P P T M R R R PPP Priority, T Token bit M Monitor bit, RRR Reservation Frame control F F Z Z Z Z Z Z FF : frame type (MAC ή LLC) ZZZZZZ control bit Ending delimiter Frame status J K 1 J K 1 I E A C x x A C x x I intermediate-frame bit E error-detection bit A address-recognized recognized bit xx undefined C frame-copied bit

67 Απόδοση πρωτοκόλλου RAT PROP PROP PROP (1 2) (2 3) (N 1) PKT1 TK PKT2 TK PKTN TK PKT1 TRANSP TRANST χρόνος T ολ = N ( TRANSF + TRANST ) N TRANSF + PROP + PROP + N η = 1 με α α 1+ Ν RAT = PROP TRANSP

68 Απόδοση πρωτοκόλλου RAT PROP PROP PROP (1 2) (2 3) (N 1) F1 Τ F2 Τ FN Τ F1 χρόνος TRANSF η TRANST RAT η RAT ( THT ) 1 1+ α / Ν 1 PROP 1+ N THT α = PROP TRANSF

69 Απόδοση RAT: MMAT PROPP PROPP (1 2) (N 1) S1 Τ SN Τ χρόνος TRANSF TRANST THT MMAT MMAT RAT = PROP + N TRANST + TRANSF + ( N 1) THT

70 Απόδοση πρωτοκόλλου RAR PROP (1 2) PROP (N 1) PKT1 PROP TK PKT2 PROP TK PKT1 TRANSP TRANST χρόνος T ολ = N ( TRANSF + TRANST N ( TRANSF + PROP) ) + PROP) + PROP + N η 1 1+ α = RAR με α = PROP TRANSP

71 Απόδοση πρωτοκόλλου RAR PROP (1 2) PROP (N 1) F1 PROP T FN PROP T F1 χρόνος TRANSF TRANST η 1 RAR 1+ α α = PROP TRANSF η RAR( THT ) 1 PROP 1+ + THT

72 Απόδοση RAR: MMAT PROP (1 2) PROP (N 1) S1 PROP PROP T SN T χρόνος THT TRANSF TRANST MMAT MMAT RAR = ( N + 1) PROP + N TRANST + TRANSF + ( N 1) THT

73 Αρτηρία με σκυτάλη

74 Αρτηρία με σκυτάλη Ομοαξονικό καλώδιο ευρείας ζώνης, 75Ω Ταχύτητες μετάδοσης 15και 1, 5, 10 Mbps Πολύπλοκο πρωτόκολλο MAC Προτεραιότητες: 0, 2, 4, 6 1 η ΤΒ =, α 1+ Ν α = PROP TRANSF

75 100Mbps FDDI LAN και MAN Δακτύλιος με σκυτάλη

76 FDDI πρωτόκολλο MAC Όπως και στο εκτός: RAT Μετά την κατάληψη της σκυτάλης, ένα ή περισσότερα πλαίσια δεδομένων TTRT, TRT, THT

77 Ασύρματα LAN Εξασφαλίζουν απαιτήσεις: Κινητικότητας Μετεγκατάστασης Δικτύωσης Ad hoc Παρέχουν τρόπο κάλυψης σε περιοχές που υπάρχει δυσκολία καλωδίωσης Παρέχουν υψηλούς ρυθμούς μετάδοσης (αρκετά Mbps) σε φορητά τερματικά, που μετακινούνται σε περιορισμένες περιοχές ( π.χ. μέσα σε μεγάλα κτίρια, σε πανεπιστημιουπόλεις, νοσοκομειακούς χώρους, εμπορικά κέντρα)

78 Χρήσεις ασύρματων LAN Εναλλακτική λύση στα ενσύρματα LAN χώροι με μεγάλες ανοικτές επιφάνειες (εργοτάξια, αποθήκες, κλπ.) ιστορικά κτίρια μικρά γραφεία Διασύνδεση μεταξύ κτιρίων Νομαδική πρόσβαση Δίκτυα Ad hoc Μπορεί να συνυπάρχουν με ενσύρματα συστήματα

79 Αρχιτεκτονικές ασύρματων LAN Ενσύρματο LAN κορμού, υψηλής ταχύτητας AP AP Ad Hoc LAN Ασύρματο LAN με υποδομή

80 Αρχιτεκτονική IEEE b Δίκτυο με υποδομή Ο κινητός host επικοινωνεί με έναν σταθμό βάσης σταθμός βάσης = access point (AP) Basic Service Set (BSS) περιέχει: ασύρματους host σταθμό βάσης = ΑΡ τα BSS συνδυάζονται ώστε να σχηματίζουν ένα Extended service set, (ESS) BSS2 ESS LAN κορμού AP AP BSS1 AP BSS3

81 Δίκτυα Ad Hoc Δίκτυο Ad hoc: οι σταθμοί IEEE μπορεί να σχηματίζουν δυναμικά ένα δίκτυο χωρίς AP οι κινητοί host επικοινωνούν μεταξύ τους για τη μεταφορά πακέτου από τον κινητό host ta στον B μπορεί να πρέπει τούτο να δρομολογηθεί μέσω των κινητών host X,Y,Z Εφαρμογές: συνάντηση με φορητούς ύ υπολογιστές σε αίθουσα συνεδρίασης διασύνδεση προσωπικών συσκευών πεδίο μάχης

82 ΙΕΕΕ : πολλαπλή πρόσβαση Αν δύο σταθμοί μεταδίδουν ταυτόχρονα, υπάρχει σύγκρουση Το CSMA έχει λόγο εφαρμογής: εάν μεταδίδει μόνο ένας σταθμός έχει διαθέσιμο όλο το εύρος ζώνης εάν ακούσει άλλη μετάδοση, δεν θα προκαλέσει σύγκρουση Δεν εφαρμόζεται ανίχνευση σύγκρουσης (CD) Η αμφίδρομη μετάδοση κοστίζει περισσότερο Όλοι οι σταθμοί μπορεί να μην ακούγονται μεταξύ τους (βασική ή προϋπόθεση για την CD)

83 IEEE MAC: CSMA/CA CSMA: εκπομπή - εάν ο δίαυλος είναι αδρανής για DISF sec. τότε στέλνεται ένα πλαίσιο (δεν ανιχνεύονται συγκρούσεις) - αν ο δίαυλος είναι κατειλημμένος τότε γίνεται εκθετική οπισθοχώρηση CSMA λήψη: - αν το πλαίσιο ληφθεί σωστά αποστέλλεται ACK μετά από SIFS sec. (απαιτείται ACK λόγω του κρυμμένου τερματικού) πηγή ηή προορισμός άλλοι

84 IEEE MAC: CSMA/CA το πλαίσιο έχει πεδίο που δείχνει τη διάρκεια μετάδοσης μετάδοσης πηγή προορισμός άλλοι τούτο επιτρέπει στους άλλους σταθμούς να καθορίζουν τον ελάχιστο χρόνο αποχής NAV (Network kallocation Vector) οι υπόλοιποι σταθμοί που ακούν, δεν επιχειρούν πρόσβαση για χρονικό διάστημα NAV

85 Αποφυγή συγκρούσεων πρόβλημα κρυμμένου τερματικού: τα A, C δεν μπορεί να ακούσουν το ένα το άλλο εμπόδια,, εξασθένηση ησήματος συγκρούσεις στον B στόχος: αποφυγή συγκρούσεων στον B

86 Αποφυγή συγκρούσεων Πρόβλημα εκτεθειμένου τερματικού Ο Β στέλνει στον Α Ο C είναι ενήμερος γιατί ακούει τη μετάδοση του Β Θα ήανλάθος ήταν για τον C να συμπεράνει όιδεν ότι μπορεί να μεταδώσει σε κανέναν διότι ακούει τον Β Ο C μπορεί να μεταδώσει στον D, όταν ο Β στέλνει στον Α A B C D

87 Αποφυγή συγκρούσεων: ανταλλαγή RTS-CTS CSMA/CA με σαφή κράτηση του διαύλου πομπός: στέλνει RTS (request est to send) δέκτης: απαντά με CTS (clear to send) το CTS κρατάει τον δίαυλο για τον πομπό, ειδοποιώντας τους (τυχόν κρυμμένους) σταθμούς αποφυγή συγκρούσεων λόγω κρυμμένων σταθμών πηγή προορισμός άλλοι

88 Αποφυγή συγκρούσεων: ανταλλαγή RTS-CTS σύντομα RTS και CTS: μικρότερη πιθανότητα σύγκρουσης, μικρότερης διάρκειας αποτέλεσμα παρόμοιο με την ανίχνευση σύγκρουσης το IEEE επιτρέπει: CSMA CSMA/CA: κρατήσεις polling από το AP πηγή προορισμός άλλοι

89 Τυπική χρήση του LLC Πακέτο LLC Πακέτο MAC LLC Πακέτο MAC

90 LLC: Υπηρεσίες Το LLC παρέχει τρεις επιλογές υπηρεσίας: Αναξιόπιστη υπηρεσία δεδομενογραφημάτων Υπηρεσία δεδομενογραφημάτων με επαληθεύσεις Αξιόπιστη υπηρεσία με σύνδεση

91 LLC: Υπηρεσίες Αναξιόπιστη υπηρεσία δεδομενογραφημάτων MAC MAC MAC PHY PHY PHY

92 LLC: Υπηρεσίες A C A Αξιόπιστη υπηρεσία C LLC LLC LLC MAC MAC MAC PHY PHY PHY

93 LLC: Μορφή πλαισίου Byte ή 2 0 DSAP SSAP Control Payload SAPs Δίκτυο LLC MAC Κόμβος Α Κόμβος Β Κόμβος C