CSMA/CA στο Κατανεμημένα Ενσωματωμένα Συστήματα Πραγματικού Χρόνου

Transcript

1 CSMA/CA στο Κατανεμημένα Ενσωματωμένα Συστήματα Πραγματικού Χρόνου

2 Medium Access Control Συνήθως πολλοί κόμβοι μοιράζονται ένα κοινό μέσο Πρόβλημα: απαιτείται διαχείριση της πρόσβασης των κόμβων στο μέσο

3 Medium Access Control (2) Λύσεις στο πρόβλημα : FDMA (Frequency Division Multiple Access) TDMA (Time Division Multiple Access) CDMA (Code Division Multiple Access) Packet Mode Multiple Access: Ο διαμοιρασμός γίνεται στο πεδίο του χρόνου, όπως στο TDMA, αλλά δεν υπάρχει επαναλαμβανόμενο μοτίβο ανάθεσης.

4 CSMA (Carrier Sense Multiple Access) Packet-based τεχνική Βασίζεται στην ανίχνευση κίνησης στο μέσο Πριν την αποστολή πακέτου, γίνεται έλεγχος για διαθεσιμότητα του μέσου. Ελέυθερο μέσο: γίνεται αποστολή Κατειλημμένο μέσο: αναμονή μέχρι να τελειώσει η τρέχουσα μετάδοση

5 Τύποι CSMA 1-persistent: Αν το μέσο είναι κατειλημμένο, γίνεται συνεχής έλεγχος του μέσου μέχρι να ελευθερωθεί, οπότε και γίνεται μετάδοση. Σε περίπτωση σύγκρουσης, ο αποστολέας περιμένει για τυχαίο χρονικό διάστημα και προσπαθεί ξανά να στείλει

6 Τύποι CSMA (2) p-persistent: όπως στο 1-persistent, αλλά μόλις ελευθερωθεί το μέσο, η αποστολή γίνεται με πιθανότητα p. Αν δε γίνει τελικά αποστολή, μετά από χρόνο ίσο με ένα time slot επιχειρείται ξανά αποστολή με πιθανότητα p.

7 Τύποι CSMA (3) non-persistent: σε κάθε κόμβο ανατίθεται σειρά προτεραιότητας από έναν συντονιστή. Αν έστω η σειρά του κόμβου είναι x, αυτός περιμένει x-1 time slots, και μεταδίδει, αν το μέσο είναι ακόμη ελεύθερο.

8 CSMA / CD (Collision Detection) Τροποποίηση του CSMA Σε σύγκρουση σταματά η μετάδοση του πακέτου και μεταδίδεται το σήμα jam Ο χρόνος backoff είναι τυχαίος, με άνω όριο που αυξάνεται εκθετικά με τις συγκρούσεις

9 CSMA / CD (2) Η απόδοση του είναι αυξημένη ως προς το απλό CSMA, λόγω: διακοπή μετάδοσης σε περίπτωση σύγκρουσης αποφυγής περεταίρω συγκρούσεων

10 CSMA / CA (Collision Avoidance) Σε ασύρματα δίκτυα η ανίχνευση συγκρούσεων είναι μη υλοποιήσιμη Απαιτεί Full Duplex γραμμή Η μη ανίχνευση σύγκρουσης στην περιοχή του αποστολέα δε σημαίνει ότι δεν έγινε σύγκρουση στην περιοχή του δέκτη Για αυτό το λόγο χρησιμοποιείται CSMA με τεχνικές για ελαχιστοποίηση των συγκρούσεων CSMA/CA με επιβεβαίωση CSMA/CA με RTS/CTS

11 CSMA / CA με Ack Ο κόμβος που θέλει να μεταδώσει ακούει το κανάλι Αν το κανάλι είναι κατειλημένο, η μετάδοση αναβάλλεται Αν το κανάλι είναι ελεύθερο και παραμείνει έτσι για χρόνο DIFS, γίνεται η μετάδοση Ο παραλήπτης ελέγχει αν έγινε σωστή λήψη του πακέτου (μέσω CRC) και στέλνει μήνυμα επιβεβαίωσης, μετά απο χρόνο SIFS Αν δε ληφθεί επιβεβαίωση στον πρώτο κόμβο, έχει γίνει σύγκρουση, και το πακέτο ξαναστέλνεται, μέχρι να ληφθεί αυτή, η να ξεπεραστεί ο μέγιστος αριθμός αναμεταδόσεων

12 CSMA / CA με Ack (2) SlotTime: χρόνος ορισμένος ώστε στο slot x να είναι γνωστό αν κάποιος άρχισε μετάδοση στο slot x-1 DIFS = SIFS + 2 * SlotTime IFS: Inter Frame Space SIFS: Short IFS DIFS: Distributed IFS

13 Backoff time στο CSMA / CA Η τεχνική του Backoff χρησιμοποιείται για την αποφυγή συγκρούσεων λόγω συγχρονισμού των μεταδόσεων Ο χρόνος backoff είναι τυχαίος, πολλαπλάσιο του SlotTime Ενεργοποιείται μετά από ανίχνευση κίνησης στο κανάλι, μετά από σύγκρουση, και μετά από επιτυχή μετάδοση Ο υπολειπόμενος χρόνος backoff μειώνεται όσο το μέσο είναι ελεύθερο πάνω από DIFS

14 Backoff time στο CSMA / CA (2) Σε περίπτωση σύγκρουσης, το άνω όριο CW (Contention Window) του backoff time αυξάνεται εκθετικά Το CW ξεκινά από μια τιμή CWmin και φτάνει μέχρι και CWmax, που ορίζονται από το πρωτοκολλο

15 Hidden Terminal Πρόβλημα στο CSMA/CA με Ack: Hidden Terminal Παράδειγμα: Ο Α στέλνει στον Β Ο C δεν ακούει τον Α, ξεκινά και αυτός μετάδοση Γίνεται σύγκρουση στον Β

16 CSMA / CA με RTS / CTS Ο Α στέλνει πρώτα ένα μικρό πακέτο RTS στον Β Ο Β απαντά με CTS προς τον Α Ο C ακούει το CTS προς τον Α και δεν προχωρά σε αποστολή πακέτου

17 CSMA / CA με RTS / CTS Ο κόμβος που θέλει να στείλει μεταδίδει πρώτα ένα μικρό πακέτο RTS Μετά από χρόνο SIFS, λαμβάνει το CTS Σε χρόνο SIFS μετά τη μετάδοση του CTS, στέλνει τα δεδομένα Τα πακέτα RTS και CTS περιέχουν χρονικούς δείκτες NAV (Network Allocation Vector) που δείχνουν πότε θα ολοκληρωθεί η μεταφορά του πακέτου (+ Ack)