Ο στόχος του εργαστηρίου είναι να παρουσιάσει τις δύο βασικές καταστάσεις λειτουργίας ενός ασύρματου τοπικού δικτύου (ad hoc και υποδομής).

Transcript

1 Εργαστήριο 2 ΤΕΙ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ - ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΜΑΘΗΜΑ: ΔΙΚΤΥΑ Η/Υ Ασύρματη Δικτύωση Μελέτη ασύρματου δικτύου ad hoc και υποδομής Στόχος Ο στόχος του εργαστηρίου είναι να παρουσιάσει τις δύο βασικές καταστάσεις λειτουργίας ενός ασύρματου τοπικού δικτύου (ad hoc και υποδομής). Εισαγωγή Στο εργαστήριο αυτό θα μελετήσουμε τους δύο βασικούς τρόπους ασύρματης δικτύωσης στα πλαίσια ενός τοπικού δικτύου (ad hoc και υποδομής) για το πρωτόκολλο IEEE Τα ασύρματα τοπικά δίκτυα που βρίσκονται σε κατάσταση λειτουργίας ad hoc δεν περιλαμβάνουν κάποιο σταθμό βάσης, αλλά επιτρέπουν απευθείας επικοινωνία μεταξύ όλων των ασύρματων κόμβων. Κανείς κόμβος δεν παίζει κεντρικό ρόλο, αλλά είναι όλοι ομότιμοι. Αντίθετα, στα ασύρματα τοπικά δίκτυα υποδομής υπάρχει ένας σταθμός βάσης, ο οποίος ονομάζεται Σημείο Πρόσβασης (Access Point) και λαμβάνει όλη την κίνηση από τους ασύρματους κόμβους και την προωθεί στον προορισμό της. Το συγκεκριμένο εργαστήριο εξετάζει παράλληλα το μηχανισμό χειραψίας (handshaking mechanism) Request-To-Send/Clear-To-Send (RTS/CTS). Σύμφωνα με το συγκεκριμένο μηχανισμό (ο οποίος μπορεί να ενεργοποιηθεί προαιρετικά), οι επικοινωνούντες κόμβοι ανταλλάσουν τα πλαίσια ελέγχου RTS/CTS πριν την έναρξη της επικοινωνίας προκειμένου να αποφευχθούν οι συγκρούσεις πακέτων (packet collisions). Άλλο ένα στοιχείο που εξετάζεται είναι η δυνατότητα τεμαχισμού (fragmentation) των μεγάλων πλαισίων πριν τη μετάδοσή τους. Αυτή η διαδικασία είναι συχνά απαραίτητη λόγω της λειτουργίας του πρωτοκόλλου ελέγχου πρόσβασης στο μέσο. Και οι δύο αυτοί μηχανισμοί επηρεάζουν σε κάποιο βαθμό τη συμπεριφορά-απόδοση του δικτύου (ο οποίος βαθμός εξαρτάται από πολλούς παράγοντες, όπως το πλήθος των ασύρματων κόμβων, οι διαθέσιμοι ρυθμοί μετάδοσης, ο φόρτος του δικτύου, τα χαρακτηριστικά της κίνησης, οι θέσεις των κόμβων κ.ά.). Διαδικασία 1. Δημιουργία νέου project 1. Ανοίξτε το OPNET IT Guru Academic Edition Επιλέξτε New από το μενού File. page 1 from 8

2 2. Επιλέξτε Project και πατήστε ΟΚ Ονομάστε το project <τα αρχικά σας (στα αγγλικά)>_wirelesslan (π.χ. dp_wirelesslan αν το ονοματεπώνυμο σας είναι Δημήτρης Παπαδόπουλος). Ονομάστε το σενάριο AdHoc_NoRTSCTS και πατήστε ΟΚ. 3. Στο πλαίσιο διαλόγου Startup Wizard: Initial Topology, επιλέξτε Create Empty Scenario πατήστε Next επιλέξτε Office από την λίστα Network Scale πατήστε Next τρεις φορές πατήστε ΟΚ. 2. Δημιουργία και Διαμόρφωση δικτύου AdHoc_NoRTSCTS Αρχικοποίηση Δικτύου AdHoc_NoRTSCTS 1. Βεβαιωθείτε ότι στο pull-down μενού του πλαισίου Object Palette είναι επιλεγμένο το wireless_lan_adv. 2. Προσθέστε στο χώρο του project από την παλέτα δώδεκα αντικείμενα wlan_station_adv (fix). Η τελική τοπολογία πρέπει να φαίνεται όπως στην παρακάτω εικόνα. page 2 from 8

3 Διαμόρφωση των κόμβων του δικτύου AdHoc_NoRTSCTS 1. Πατήστε δεξί-κλικ σε οποιοδήποτε από τους 12 σταθμούς και επιλέξτε Select Similar Nodes. 2. Πατήστε δεξί-κλικ σε οποιοδήποτε από τους 12 σταθμούς και επιλέξτε Edit Attributes. 3. Είναι σημαντικό να επιλέξετε Apply Changes to Selected Objects. 4. Επεκτείνετε την ιεραρχία Traffic Generation Parameters και την ιεραρχία Packet Generation Arguments, καθώς και την ιεραρχία Wireless LAN Parameters και θέστε ΑΚΡΙΒΩΣ τις τιμές που φαίνονται στην παρακάτω εικόνα. page 3 from 8

4 3. Επιλογή στατιστικών μετρήσεων Κάντε δεξί-κλικ οπουδήποτε μέσα στον χώρο εργασίας του project και επιλέξτε Choose Individual Statistics. Στο πλαίσιο διαλόγου Choose Results που εμφανίζεται επιλέξτε από τις καθολικές μετρήσεις (Global Statistics) τα στατιστικά Wireless LAN Data Dropped (bits/sec), Media Access Delay (sec) και Throughput (bits/sec). Επίσης, κάντε δεξί-κλικ στο σταθμό node[1] και επιλέξτε πάλι Choose Individual Statistics. Στο πλαίσιο διαλόγου Choose Results που εμφανίζεται επιλέξτε τα στατιστικά Wireless LAN Channel Reservation (sec), Control Traffic Rcvd (packets/sec), Data Traffic Rcvd (packets/sec) και Hld Queue Size (packets). 4. Διαμόρφωση των παραμέτρων προσομοίωσης 1. Κάντε κλικ στο κουμπί Configure/Run Simulation 2. Θέστε την διάρκεια στα 2 λεπτά. 3. Πατήστε ΟΚ (όχι Run). 5. Δημιουργία διπλότυπων σεναρίων Δημιουργήστε ένα διπλότυπο του σεναρίου AdHoc_NoRTSCTS και ονομάστε το AdHoc_RTSCTS. Διαμόρφωση των κόμβων του δικτύου AdHoc_RTSCTS Πατήστε δεξί-κλικ σε οποιοδήποτε από τους 12 σταθμούς και επιλέξτε Select Similar Nodes. Πατήστε δεξί-κλικ σε οποιοδήποτε από τους 12 σταθμούς και επιλέξτε Edit Attributes. Είναι σημαντικό να επιλέξετε Apply Changes to Selected Objects. Επεκτείνετε την ιεραρχία Wireless LAN Parameters και θέστε την παράμετρο RTS Threshold (bytes) ίση με 256. Με αυτό τον τρόπο ενεργοποιείται ο μηχανισμός χειραψίας RTS/CTS. Συγκεκριμένα, όποτε ο αποστολέας έχει να μεταδώσει πακέτο με μέγεθος μεγαλύτερο από 256 bytes, εκκινεί τη χειραψία RTS/CTS. Δημιουργήστε ένα διπλότυπο του σεναρίου AdHoc_NoRTSCTS και ονομάστε το Infrastructure_NoRTSCTS. Αντιγράψτε τον κόμβο node_0 και επικολλήστε τον στο κέντρο της τοπολογίας, όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα. Ονομάστε το συγκεκριμένο κόμβο AP. Ο κόμβος αυτός θα παίζει το ρόλο Σημείου Πρόσβασης (Access Point) στο δίκτυο, οπότε το τελευταίο μετατρέπεται σε δίκτυο υποδομής. page 4 from 8

5 Στις ιδιότητες του κεντρικού κόμβου AP, ορίστε Wireless LAN Parameters Access Point Functionality = Enabled. Επίσης, ορίστε Traffic Generation Parameters = None. Έτσι, ο κόμβος μετατρέπεται σε Σημείο Πρόσβασης και δεν παράγει ο ίδιος δικτυακή κυκλοφορία. Δημιουργήστε ένα διπλότυπο του σεναρίου Infrastructure_NoRTSCTS και ονομάστε το Infrastructure_NoRTSCTS_Frag. Στις ιδιότητες ΟΛΩΝ των κόμβων (ΕΚΤΟΣ του κεντρικού AP), ορίστε Wireless LAN Parameters Fragmentation Threshold (bytes) = 256. Με αυτόν τον τρόπο, όσα προς αποστολή πλαίσια έχουν μέγεθος μεγαλύτερο από 256 bytes τεμαχίζονται και κάθε τέτοιο τεμάχιο μεταδίδεται ξεχωριστά. Δημιουργήστε ένα διπλότυπο του σεναρίου Infrastructure_NoRTSCTS_Frag και ονομάστε το Infrastructure_NoRTSCTS_Frag_LargeBuffer. Στις ιδιότητες ΟΛΩΝ των κόμβων (ΚΑΙ του κεντρικού AP), ορίστε Wireless LAN Parameters Buffer Size (bits) = Με αυτόν τον τρόπο, το μέγεθος της ουράς κάθε σταθμού που διατηρεί τα πακέτα προς αποστολή αυξάνεται σημαντικά (τετραπλασιάζεται). Στις ιδιότητες του κεντρικού κόμβου AP, ορίστε ξανά Wireless LAN Parameters Access Point Functionality = Enabled. Τέλος, δημιουργήστε ένα διπλότυπο του σεναρίου Infrastructure_NoRTSCTS_Frag_LargeBuffer και ονομάστε το Infrastructure_NoRTSCTS_Frag_LargeBuffer_LowLoad. Στις ιδιότητες ΟΛΩΝ των κόμβων page 5 from 8

6 (ΕΚΤΟΣ του κεντρικού AP), ορίστε Traffic Generation Parameters Packet Generation Arguments Interarrival Time (secοnds) = constant(0.5). Με αυτόν τον τρόπο, μειώνεται ο ρυθμός γέννησης πακέτων στους σταθμούς. 6. Επισκόπηση/ανάλυση των αποτελεσμάτων - ΕΡΩΤΗΜΑΤΑ Αφού βεβαιωθείτε ότι έχετε αποθηκεύσει το όλο project, εκτελέστε την προσομοίωση όλων των σεναρίων μέσω της επιλογής Manage Scenarios. Έπειτα, μεταβείτε στην επιλογή Compare Results Επιλέξτε time_average και Select Scenarios. Εμφανίστε για τα σενάρια AdHoc_NoRTSCTS και AdHoc_RTSCTS τα γραφήματα: - Global Statistics Wireless LAN Data Dropped (bits/sec) - Global Statistics Wireless LAN Media Access Delay (sec) - Global Statistics Wireless LAN Throughput (bits/sec) Channel Reservation (sec) Control Traffic Rcvd (packets/sec) Ερμηνεύστε τις καμπύλες των αποτελεσμάτων και εξηγήστε πώς επηρεάζει η χρήση της «χειραψίας» RTS/CTS. ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Η στατιστική μέτρηση Data Dropped (bits/sec) αφορά στα πακέτα που απορρίπτονται είτε λόγω υπερχείλισης της ουράς αναμονής των πακέτων (buffer) είτε λόγω αδυναμίας μετάδοσης ενός πακέτου μετά την υπέρβαση του μέγιστου ορίου προσπαθειών. page 6 from 8

7 Ερωτήσεις 1. Μεταβείτε στην επιλογή Compare Results Επιλέξτε time_average και Select Scenarios. Εμφανίστε για τα σενάρια AdHoc_NoRTSCTS και Infrastructure_NoRTSCTS τα γραφήματα: - Global Statistics Wireless LAN Media Access Delay (sec) - Global Statistics Wireless LAN Throughput (bits/sec) Ερμηνεύστε τις καμπύλες των αποτελεσμάτων και εξηγήστε πώς επηρεάζει η χρήση του Σημείου Πρόσβασης. ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Η χρήση του σημείου πρόσβασης παρέχει παράπλευρα πλεονεκτήματα, όπως αύξηση της εμβέλειας του δικτύου, διασύνδεση σε δίκτυο κορμού (π.χ. Internet) και υποστήριξη υψηλότερων ρυθμών μετάδοσης στο φυσικό επίπεδο. 2. Μεταβείτε στην επιλογή Compare Results Επιλέξτε time_average και Select Scenarios. Εμφανίστε για τα σενάρια Infrastructure_NoRTSCTS και Infrastructure_NoRTSCTS_Frag τα γραφήματα: Channel Reservation (sec) Control Traffic Rcvd (packets/sec) Data Traffic Rcvd (packets/sec) Ερμηνεύστε τις καμπύλες των αποτελεσμάτων και εξηγήστε πώς επηρεάζει η χρήση του τεμαχισμού. 3. Μεταβείτε στην επιλογή Compare Results page 7 from 8

8 Επιλέξτε time_average και Select Scenarios. Εμφανίστε για τα σενάρια Infrastructure_NoRTSCTS_Frag και Infrastructure_NoRTSCTS_Frag_LargeBuffer τα γραφήματα: - Global Statistics Wireless LAN Data Dropped (bits/sec) - Global Statistics Wireless LAN Media Access Delay (sec) Hld Queue Size (packets) Ερμηνεύστε τις καμπύλες των αποτελεσμάτων και εξηγήστε πώς επηρεάζει η χρήση μεγαλύτερου packet buffer. 4. Μεταβείτε στην επιλογή Compare Results Επιλέξτε time_average και Select Scenarios. Εμφανίστε για τα σενάρια Infrastructure_NoRTSCTS_Frag_LargeBuffer και Infrastructure_NoRTSCTS_Frag_LargeBuffer_LowLoad τα γραφήματα: - Global Statistics Wireless LAN Data Dropped (bits/sec) - Global Statistics Wireless LAN Media Access Delay (sec) Channel Reservation (sec) Hld Queue Size (packets) Ερμηνεύστε τις καμπύλες των αποτελεσμάτων και εξηγήστε πώς επηρεάζει η παρουσίαση χαμηλότερου φόρτου δικτύου. page 8 from 8