Πανεπιστήμιο Πειραιά Τμήμα Ψηφιακών Συστημάτων. ίκτυα Υπολογιστών ΙI. Επίπεδο Ζεύξης Μετάδοσης εδομένων και. Αναπλ. Καθηγ. Π.

Transcript

1 Πανεπιστήμιο Πειραιά I Επίπεδο Ζεύξης Μετάδοσης εδομένων και Υποεπίπεδο ελέγχου πρόσβασης στο μέσο pdemest@unipi.gr

2 ιάρθρωση Επίπεδο ζεύξης μετάδοσης δεδομένων (Data Link Layer - DLL) Γενικά στοιχεία για DLL Ρόλος και επικοινωνία οντοτήτων DLL Ανάλυση επιπέδου σε υποεπίπεδα Υπηρεσίες DLL Λειτουργικότητα DLL Χειρισμός Λαθών Ανίχνευση και ιόρθωση Σφαλμάτων Τεχνικές Αναμετάδοσης Πρωτόκολλα DLL Υποεπίπεδο ελέγχου πρόσβασης στο μέσο (MAC) Πρόβλημα κατανομής καναλιού Κατηγορίες πρωτοκόλλων MAC Συστήματα επικοινωνιών

3 Γενικά DLL: Ρόλος Ρόλος του επιπέδου ζεύξης δεδομένων (Data Link Layer - DLL) είναι να κάνει αξιόπιστο το φυσικό στρώμα Αξιοπιστία σημαίνει διόρθωση των λαθών που ενδέχεται να προκύψουν στο φυσικό στρώμα Χαρακτηριστικά φυσικού στρώματος Σε ενσύρματους διαύλους προκύπτουν λάθη με μικρή πιθανότητα Σε ασύρματους διαύλους η πιθανότητα λαθών αυξάνεται

4 Γενικά DLL: Νοητή επικοινωνία DLL οντοτήτων Host 1 Host Νοητή ιαδρομή εδομένων

5 Γενικά DLL: Πραγματική επικοινωνία DLL οντοτήτων Host 1 Host Πραγματική ιαδρομή εδομένων

6 Γενικά DLL: ιαχωρισμός σε υποεπίπεδα Το Data Link Layer θεωρείται DLL DLL μια οντότητα όταν έχουμε συνδέσεις point to point PHY PHY ιαχωρίζεται σε δυο υποεπίπεδα όταν έχουμε πρόσβαση πολλών σταθμών (υπολογιστών) σε ένα κοινό μέσο H 1 H 2 Το υποεπίπεδο Logical Link Control (LLC) διατηρεί ως ρόλο την αξιοπιστία του φυσικού LLC MAC LLC MAC στρώματος PHY PHY Το υποεπίπεδο Medium Access Control (MAC) ρυθμίζει θέματα πρόσβασης στο μέσο LLC MAC PHY H 1 H 2 H 3

7 Γενικά DLL: ιαχωρισμός σε υποεπίπεδα Πρόσβαση πολλών σταθμών στο ίδιο μέσο

8 Γενικά DLL: ιαχωρισμός σε υποεπίπεδα Πρωτόκολλα MAC LLC Πρότυπα (standard) πρωτόκολλα που έχουν συσταθεί για κάθε επίπεδο: IEEE 802.1: Γενική σύσταση IEEE 802.2: LLC IEEE 802.3: CSMA/CD IEEE 802.4: Token Bus (MAC) IEEE 802.5: Token Ring (MAC) IEEE : Wireless LANs IEEE : Wireless Personal Area Network (WPAN) IEEE : Broadband d Wireless Access IEEE : Mobile Broadband Wireless Access (MBWA)

9 Γενικά DLL: Υπηρεσίες Υπηρεσίες χωρίς σύνδεση και χωρίς επαλήθευση Αποστολή δεδομένων από πομπό Καμία επιστροφή επιβεβαιώσεων από δέκτη Ανίχνευση λαθών είναι δυνατή στον δέκτη εν πραγματοποιείται διόρθωση λαθών μέσω επαναμεταδόσεων Κατάλληλο για κανάλια με μικρή πιθανότητα λάθους Υπηρεσίες χωρίς σύνδεση, με επαλήθευση Αποστολή δεδομένων από πομπό, επιστροφή επιβεβαιώσεων από δέκτη Ανίχνευση και διόρθωση λαθών, μέσω επαναμεταδόσεων Υπηρεσίες με σύνδεση και με επαλήθευση Πιο εξελιγμένη μορφή υπηρεσίας Αξιόπιστη ροή bits Ανίχνευση και διόρθωση λαθών,, μέσω επαναμεταδόσεων Παράδοση πακέτων σε σειρά. Λήψη πακέτων μια φορά

10 Γενικά DLL: Υπηρεσίες επιπέδων και εντολές (service primitives) Εντολές για την εγκατάσταση συνδέσεων μεταξύ πρωτοκόλλων 1. Connect.Request tr t : Αίτηση σύνδεσης ύδ 2. Connect.Indication : Ενδειξη αίτησης 3. Connect.Response tr : Απόκριση σύνδεσης ύδ 4. Connect.Confirm : Επιβεβαίωση σύνδεσης Ν-Επίπεδο (Ν-1)-Επίπεδο Ν-Επίπεδο (Ν-1)-Επίπεδο

11 Λειτουργικότητα DLL: Ελεγχος λαθών (error control) Ελεγχος λαθών Ανίχνευση (detection) Επανόρθωση (recovery) ιόρθωση (correction) Τεχνικές αναμετάδοσης (retransmissions) Ανίχνευση Parity bit Cyclic Redundancy Code ιόρθωση Τεχνικές αναμετάδοσης Stop and Wait Alternating bit protocol (ABP) Sliding Window Go back N (GBN) Selective repeat protocol (SRP) Error Control Error Detection Error Correction Automatic Retransmission

12 Λειτουργικότητα DLL: Έλεγχος/ανίχνευση λαθών Βασικά στοιχεία τεχνικών Προστίθεται πλεονάζουσα πληροφορία, ανά πακέτο, για ανίχνευση και διόρθωση λαθών Γίνεται αρίθμηση πακέτων για ταυτοποίηση και εντοπισμό λανθασμένων, χαμένων, διπλών πακέτων Επιβεβαιώσεις (acknowledgements) για ενημέρωση πομπού περί σωστής ή λάθος λήψης Ειδικά πλαίσια ελέγχου από παραλήπτη προς πομπό Θετικές ή αρνητικές Μετρητές χρόνου (timers) και «time out» Χρειάζονται για να καταλαβαίνει ο πομπός, προβλήματα με τα πακέτα,, χωρίς αρνητικές ρη επιβεβαιώσεις ββ ιπλά πακέτα ενδέχεται δημιουργηθούν από αναμετάδοση σωστά σταλμένου πακέτου (απώλεια θετικής επαλήθευσης, ή καθυστέρηση θετικής επαλήθευσης και παράλληλη λήξη time out)

13 Λειτουργικότητα DLL: Έλεγχος/ανίχνευση λαθών Ανίχνευση λαθών μέσω bit ισοτιμίας (parity bit) Πρόσθεση ενός bit στο τέλος της Πρόβλημα της μεθόδου υπάρχει αν ακολουθίας, προκειμένου να προκύψουν 2 λάθη. προκύψει άρτιος ή περιττός αριθμός Παράδειγμα. Εστω ότι «1» ή «0» στην ακολουθία χρησιμοποιείται περιττός αριθμός Παράδειγμα: Εστω ότι γίνεται «1» σύμβαση, μεταξύ πομπού και δέκτη, κάθε πακέτο να έχει άρτιο αριθμό Εστω ότι ο πομπός θέλει να στείλει το 000 «1» Για να υπάρχει περιττή ισοτιμία στέλνεται το Εστω ότι το κανάλι εισάγει δυο λάθη, δηλαδή έστω ότι στον δέκτη φθάνει το 0111 (δύο λάθη στο 2ο και 3ο bit) Ο δέκτης θα θεωρήσει ότι το πακέτο είναι σωστό (έχει περιττό αριθμό 1) Ο δέκτης θα θεωρήσει ότι έλαβε το 011

14 Λειτουργικότητα DLL: Έλεγχος/ανίχνευση λαθών Γενικά για CRC Κυκλικός κώδικας πλεονασμού ή Cyclic Redundancy Check (CRC) Μέθοδος πιο ανθεκτική σε σφάλματα Πακέτο, δηλαδή ένας συρμός από k bits, αντιστοιχίζεται σε πολυώνυμο με όρους από 0 έως x k-1 Ο βαθμός του πολυωνύμου είναι k - 1 To 1001 αντιστοιχεί στο x 3 + ( 0 * x 2 ) + ( 0 * x 1 ) + 1 = x Αριθμητικές πράξεις Πρόσθεση και αφαίρεση είναι ίδιες με την πράξη «αποκλειστικό ή» (exclusive or) ιαίρεση όπως στο δυαδικό σύστημα (με αφαίρεση όπως παραπάνω) Παράδειγμα = XOR = = XOR =

15 Λειτουργικότητα DLL: Έλεγχος/ανίχνευση λαθών Αρχές λειτουργίας πομπού και δέκτη σε CRC Πομπός και δέκτης συμφωνούν σε «πολυωνυμική γεννήτρια» (polynomial generator), η οποία αντιστοιχεί σε πολυώνυμο, G(x) Το πρώτο και το τελευταίο bit της πολυωνυμικής γεννήτριας πρέπει να είναι 1 Βάσει του προς-μετάδοση πακέτου και του πολυωνύμου G(x) θα υπολογιστεί,, μέσω κάποιων αλγορίθμων,, ένα άθροισμα ελέγχου,, checksum To checksum θα προσαρτηθεί, από τον πομπό στο προς-μετάδοση πακέτο Ο δέκτης θα τρέξει τους ίδιους αλγορίθμους, με τις ίδιες παραμέτρους, και θα πρέπει να επιβεβαιώσει (βρει) την τιμή που βρίσκεται στο πεδίο άθροισμα ελέγχου

16 Λειτουργικότητα DLL: Έλεγχος/ανίχνευση λαθών Λειτουργία πομπού σε CRC (1) Εστω ότι το προς-μετάδοση πακέτο έχει m bits και αντιστοιχεί στο πολυώνυμο, M(x), το οποίο θα είναι βαθμού (m-1). Εστω ότι το G(x) έχει βαθμό r, δηλαδή μπορεί να αντιστοιχηθεί σε ακολουθία μήκους r+1 bits. Προσθήκη r bits στη λιγότερη σημαντική πλευρά του M(x). ημιουργείται έτσι το πολυώνυμο [x r M(x)] Ολίσθηση η του M(x) κατά r bits στα αριστερά ρ Παράδειγμα. Το προς μετάδοση πακέτο (m=10), αντιστοιχεί στο M(x) = x 9 + x 8 + x 6 + x 4 + x 3 + x + 1 Εστω ότι η πολυωνυμική γεννήτρια είναι η 10011, άρα G(x) = x 4 + x + 1 (r=4) Προσθήκη r=4 bits στα δεξιά του προς μετάδοση πακέτου δίνει το , το οποίο αντιστοιχεί στο x 13 + x 12 + x 10 + x 8 + x 7 + x 5 + x 4 = x 4 (x 9 + x 8 + x 6 + x 4 + x 3 + x + 1) = x 4 M(x)

17 Λειτουργικότητα DLL: Έλεγχος/ανίχνευση λαθών Λειτουργία πομπού σε CRC (2) Στον πομπό διαιρείται το [x r M(x)] με το G(x) Προκύπτει υπόλοιπο R Αφαίρεση του R από το [x r M(x)] Αποστολή του αποτελέσματος της αφαίρεσης, δηλαδή του T(x) = [x r M(x)] - R Ιδιότητα του T(x) είναι ότι διαιρείται ακριβώς με το G(x) Παράδειγμα: η διαίρεση του 52 με το 3 αφήνει υπόλοιπο 1; Αν αφαιρέσω το υπόλοιπο από το 52, το αποτέλεσμα διαιρείται ακριβώς με το 3 Ουσιαστικά με την πράξη T(x) = [x r M(x)] R «επισυνάπτεται» στο πακέτο x r M(x) το υπόλοιπο R Αυτό οφείλεται στο ότι η αφαίρεση υλοποιείται ως «αποκλειστικό λ ό ή»

18 Λειτουργικότητα DLL: Έλεγχος/ανίχνευση λαθών Παράδειγμα λειτουργίας πομπού σε CRC Προς μετάδοση πακέτο το (m=10) Πολυωνυμική γεννήτρια είναι η (r=4) Η διαίρεση του [x 4 M(x)] με το G(x) δίνει υπόλοιπο 1110 Αρα T(x) = [x 4 M(x)] R = [x 4 M(x)] ΧΟR [R] = XOR = Παρατηρήσεις Το T(x) προκύπτει από την «επισύναψη» του υπολοίπου R στο πακέτο [x 4 M(x)] Το T(x) διαιρείται ακριβώς με το G(x)

19 Λειτουργικότητα DLL: Έλεγχος/ανίχνευση λαθών Λειτουργία δέκτη σε CRC Στην γενική περίπτωση ο δέκτης λαμβάνει ακολουθία bits που θα αντιστοιχεί σε πολυώνυμο T(x) + E(x), όπου E(x) είναι το ενδεχόμενο σφάλμα Αν δεν υπάρχει σφάλμα θα είναι E(x) = 0 Ο δέκτης διαιρεί το T(x) + E(x) με το G(x) Αν το υπόλοιπο είναι 0, κατά πάσα πιθανότητα το πλαίσιο είναι σωστό Το υπόλοιπο θα είναι 0 αν E(x) = 0 Υπάρχει πιθανότητα να προκύψουν σφάλματα τα οποία δε θα ανιχνευτούν Για παράδειγμα ξεφεύγουν τα σφάλματα εκείνα στα οποία το E(x) περιέχει το G(x) ως παράγοντα Ο δέκτης αποκόβει τα τελευταία r bits και έτσι έχει το Μ(x) Παράδειγμα: Αποκόβοντας τα 4 τελευταία bits από το T(x) = έχουμε το το οποίο είναι το Μ(x)

20 Λειτουργικότητα DLL: Έλεγχος/ανίχνευση λαθών Σχόλια για G(x) σε CRC Αν το G(x) περιέχει δύο ή περισσότερους όρους θα εντοπίζει σφάλματα του ενός bit Εστω E(x) = x i Αν το G(x) καταλήγει σε 1 και έχει δύο, ή περισσότερους, όρους η διαίρεση [E(x) / G(x)] αφήνει πάντα υπόλοιπο Αν κάνουμε το (x+1) παράγοντα του G(x) θα εντοπίζονται όλα τα σφάλματα με περιττό αριθμό όρων (περιττός αριθμός εσφαλμένων bits) εν υπάρχει πολυώνυμο με περιττό αριθμό όρων που να έχει ως παράγοντα το (x+1) Αν το G(x) έχει r bits θα εντοπίζει όλες τις ριπές (bursts) σφαλμάτων μήκους μέχρι r Ριπή σφαλμάτων σημαίνει συνεχόμενα λανθασμένα bits Εστω E(x) = x k+i + x k+i-1 + x k+i x i Γράφεται E(x) = x i (x k + x k-1 + x k ) Εφόσον η παράσταση μέσα στην παρένθεση είναι μικρότερου βαθμού από το G(x), η διαίρεση θα αφήνει πάντα υπόλοιπο

21 Λειτουργικότητα DLL: Έλεγχος/διόρθωση λαθών Γενικά για τεχνική Hamming Σφάλματα αντιμετωπίζονται με προσθήκη bits ελέγχου σε κάθε πακέτο (ακολουθία από bits πληροφορίας) Κωδική λέξη (codeword) d) αποτελείται λί από n= m+r bits, όπου m είναι τα bits πληροφορίας και r είναι τα bits ελέγχου Απόσταση Hamming μεταξύ δυο κωδικών λέξεων Αριθμός bits που διαφέρουν οι δυο λέξεις Υπολογισμός βάσει πράξης «αποκλειστικό λ ό ή» (exclusive or) Απόσταση λέξεων και είναι 3 Η ανίχνευση d σφαλμάτων απαιτεί απόσταση (d+1) Αν προκύψουν μέχρι d σφάλματα μπορεί να γίνει ανίχνευση Παράδειγμα με ισοτιμία Η διόρθωση d σφαλμάτων απαιτεί απόσταση (2d+1)

22 Λειτουργικότητα DLL: Έλεγχος/διόρθωση λαθών Παράδειγμα για ανίχνευση λαθών Η ανίχνευση d σφαλμάτων απαιτεί απόσταση (d+1) Αν γίνουν (d+1) σφάλματα θα έχει προκύψει η επόμενη κωδική λέξη Παράδειγμα με ισοτιμία Εστω ότι απαιτείται περιττός αριθμός «1» σε κάθε λέξη Ο πομπός στέλνει Απόσταση λέξεων (εκτός ς ενός ζευγαριού) ) είναι 2, άρα γίνεται ανίχνευση μέχρι ενός σφάλματος Παράδειγμα σφάλματος Αν το 0001 αλλάξει σε 1101 (συμβούν 2 σφάλματα στο κανάλι) ο δέκτης θα νομίσει ότι το πακέτο είναι σωστό Ο δέκτης θα θεωρήσει ότι έλαβε το 110, αντί για το σωστό 000

23 Λειτουργικότητα DLL: Έλεγχος/διόρθωση λαθών Παράδειγμα για διόρθωση λαθών Η ανίχνευση d σφαλμάτων απαιτεί απόσταση (2d+1) Εστω κώδικας με έγκυρες λέξεις τις , , , Η απόσταση μεταξύ των λέξεων είναι 5 (d=2, 2d+1=5) Ο δέκτης θεωρεί ότι λαμβάνει την κοντινότερη κωδική λέξη Αν φθάσει στον δέκτη το θα θεωρηθεί ότι λαμβάνεται το Αν φθάσει στον δέκτη το θα θεωρηθεί ότι λαμβάνεται το Αν προκύψουν μέχρι 2 σφάλματα μπορεί να γίνει διόρθωση Εστω ότι ο πομπός στέλνει το Εστω ότι στο κανάλι γίνονται δυο λάθη, δηλαδή ότι στον δέκτη φθάνει το Ο δέκτης θα θεωρήσει ότι έλαβε την κοντινότερη κωδική λέξη, δηλαδή το Αν προκύψουν 3 σφάλματα δεν μπορεί να γίνει διόρθωση Εστω ότι ο πομπός στέλνει το Εστω ότι στο κανάλι γίνονται τρία λάθη, δηλαδή ότι στον δέκτη φθάνει το Ο δέκτης θα θεωρήσει ότι έλαβε το , το οποίο σημαίνει ότι κάνει λανθασμένη διόρθωση Αρα όταν προκύπτουν 3 σφάλματα δεν μπορεί να γίνει σωστή διόρθωση, διότι με απόσταση 5 μεταξύ των κωδικών λέξεων μπορούν να διορθωθούν μέχρι 2 σφάλματα

24 Λειτουργικότητα DLL: Έλεγχος/διόρθωση λαθών Λειτουργία πομπού σε τεχνική Hamming Τεχνική διόρθωσης σφαλμάτων του ενός bit, στην απλή εκδοχή της Τα bits της codeword αριθμούνται από αριστερά προς τα δεξιά Τα bits που είναι δυνάμεις του 2 (1, 2, 4, 8, 16,...) είναι bits ελέγχου Τα υπόλοιπα bits (3, 5, 6, 7, 9,...) είναι bits δεδομένων Το κάθε bit ελέγχου εξαναγκάζει την ισοτιμία ενός συνόλου bit να είναι άρτια (ή περιττή) Το κάθε bit δεδομένων περιλαμβάνεται σε περισσότερους του ενός υπολογισμούς ισοτιμίας Για να βρούμε σε ποια bits ελέγχου λαμβάνεται υπόψη το k bit δεδομένων, το γράφουμε ως άθροισμα δυνάμεων του 2 11 = , 3 = 2 + 1, 29 =

25 Λειτουργικότητα DLL: Έλεγχος/διόρθωση λαθών Λειτουργία δέκτη σε τεχνική Hamming Ο δέκτης αρχικοποιεί ένα μετρητή στο μηδέν Στην συνέχεια ελέγχει την ορθότητα των bits ελέγχου Προστίθεται στο μετρητή ο αύξοντας αριθμός του κάθε bit ελέγχου που βρίσκεται λανθασμένο Για παράδειγμα αν τα bits ελέγχου 1 και 2 είναι λανθασμένα ο μετρητής θα έχει την τιμή 3 Στο τέλος η τιμή του μετρητή δίνει τον αύξοντα αριθμό του που είναι λάθος Παράδειγμα Αν ο μετρητής έχει την τιμή 11, αυτό θα οφείλεται στο ότι τα bits ελέγχου 1, 2 και 8 είναι λανθασμένα Μόνο το bit 11 συνεισφέρει στα bits ελέγχου 1, 2 και 8

26 Λειτουργικότητα DLL: Έλεγχος/διόρθωση λαθών ιόρθωση burst σφαλμάτων μέσω τεχνικής Hamming Χαρακτήρας ASCII Bit ελέγχου H a m m i n g c o d e Σειρά μετάδοσης bit Στο διπλανό σχήμα τα μηνύματα πληροφορίας είναι κωδικοί ASCII. Αυτοί κωδικοποιούνται κ μέσω τεχνικήςhamming (άρτια ισοτιμία) και προκύπτουν οι κωδικές λέξεις στην τελευταία στήλη Αν μεταδοθούν κατά στήλες οι k κωδικές λέξεις μπορεί να γίνει διόρθωση burst σφαλμάτων μήκους k Ακόμα και αν γίνουν k συνεχόμενα λάθη, αυτά θα είναι 1 ανά γραμμή, οπότε μπορούν να διορθωθούν όλα Μέθοδος χρησιμοποιεί k*r bits ελέγχου για να κάνει ομάδα των k*m bits, ανθεκτική σε burst σφαλμάτων μήκους k

27 Λειτουργικότητα DLL: Έλεγχος/διόρθωση λαθών Τεχνικές αναμετάδοσης Πρωτόκολλα παύσης και αναμονής Stop and wait Alternating bit protocol (ABP), Automatic repeat request (ARQ) Πρωτόκολλα κυλιόμενου παραθύρου Sliding window Go back N (GBN) Selective repeat protocol (SRP)

28 Λειτουργικότητα DLL: Έλεγχος/διόρθωση λαθών Alternating Bit Protocol (ABP), λειτουργία χωρίς λάθη Χωρίς λάθη λειτουργία Πομπός 0, ACK Δέκτης Έλεγχος Ορθότητας Έλεγχος Ο πομπός στέλνει πακέτα Τα πακέτα αριθμούνται διαδοχικά 0,1,0,1,0,1... Ο δέκτης στέλνει ack για κάθε σωστό πακέτο, με την ίδια αρίθμηση 1ACK 1, Ορθότητας

29 Λειτουργικότητα DLL: Έλεγχος/διόρθωση λαθών ABP, λειτουργία με λάθη (1) Πομπός Tim me out Δέκτης Σωστό Λειτουργία με λάθη (λήψη λανθασμένου πακέτου ή χαμένο πακέτο) Ο πομπός στέλνει το 0, και περιμένει το ack Ο δέκτης δεν στέλνει ack (γενική περίπτωση) Ο πομπός καταλαβαίνει το λάθος μετά το timeout

30 Λειτουργικότητα DLL: Έλεγχος/διόρθωση λαθών ABP, λειτουργία με λάθη (2) Πομπός Time out Time out Δέκτης Λάθος Σωστό Σωστό Λειτουργία με λάθη (Λάθος στο ack) Ο πομπός δε λαμβάνει το ack ή το ack είναι αλλοιωμένο Ο πομπός μετά το timeout θα στείλει ξανά το πακέτο Ο δέκτης στέλνει το ack στον πομπό Ταυτόχρονα αγνοεί το πακέτο επειδή το έχει ήδη λάβει Χαρακτηριστικό ABP: ένα ανεπιβεβαίωτο πακέτο

31 Λειτουργικότητα DLL: Έλεγχος/διόρθωση λαθών ABP, επίδοση σε λειτουργία χωρίς λάθη (1) TRANSP PROCA PROP PROCP TRANSA PROP TRANSP: Χρόνος μετάδοσης πακέτου P PROP: Χρόνος διάδοσης bit PROCP: Χρόνος επεξεργασίας πακέτου P στο δέκτη PROCA: Χρόνος επεξεργασίας του ack

32 Λειτουργικότητα DLL: Έλεγχος/διόρθωση λαθών ABP, επίδοση σε λειτουργία χωρίς λάθη (2) Επίδοση ενός πρωτοκόλλου μπορεί να εκφρασθεί μέσω ενός πραγματικού αριθμού από 0 έως 1 Επίδοση μπορεί να δοθεί από το πηλίκο ωφέλιμου χρόνου προς το συνολικό χρόνο, μετά τον οποίο μπορεί να αποσταλεί επόμενο πακέτο Ωφέλιμος είναι ο χρόνος μετάδοσης πακέτων Συνολικός χρόνος (μετά τον οποίο μπορεί να αποσταλεί επόμενο πακέτο) Χρόνος μετάδοσης, διάδοσης, επεξεργασίας, αναμονής πακέτου Χρόνοι που σχετίζονται με ACK Ισχύει: TRANSP Efficiency ABP= TRANSP+2PROP+PROCP+PROCA+TRANSA

33 Λειτουργικότητα DLL: Έλεγχος/διόρθωση λαθών Παραδείγματα επίδοσης ABP σε λειτουργία χωρίς λάθη (1) εδομένα Ρυθμός γραμμής 56 kbps Μήκος γραμμής 500 m Ταχύτητα διάδοσης 2.3*10 5 m/sec Μήκος πακέτου P 700 bits Μήκος πακέτου A 700 bits Επίλυση Trans(P) = Trans(A) = (700 / 56000) sec = 0,0125 sec = 12,5 msec Prop = (500 / 2.3*10 23*10 5 ) = 0, sec = 2,17 msec Αγνοούμε το χρόνο επεξεργασίας και αναμονής Efficiency( ABP ) = 12,5 / [2*12,5 + 2* 2,17] = 43%

34 Λειτουργικότητα DLL: Έλεγχος/διόρθωση λαθών Παραδείγματα επίδοσης ABP σε λειτουργία χωρίς λάθη (2) εδομένα Ρυθμός γραμμής 100 Mbps Μήκος γραμμής 500 m Ταχύτητα διάδοσης 2*10 5 m/sec Μήκος πακέτου P bits Μήκος πακέτου A bits Επίλυση Trans(P) = Trans(A) = ( / ) sec = 0,0001 sec = 0,1 msec Prop = (500 / 2*10 5 ) = 0, sec = 25 2,5 msec Αγνοούμε το χρόνο επεξεργασίας και αναμονής Efficiency( ABP ) = 0,1 / [2*0,1 + 2* 2,5] = 1,4%

35 Λειτουργικότητα DLL: Έλεγχος/διόρθωση λαθών Σχόλια για επίδοση ABP Εστω ότι έχουμε τα ακόλουθα χαρακτηριστικά Μήκος πακέτου P Ρυθμός μετάδοσης πληροφορία στο φυσικό μέσο C Απλοποίηση τύπου επίδοσης δίνει Efficiency( ABP ) = P / [P + (C*2*PROP) ] Παρατήρηση Αν P < (C*PROP*2) η επίδοση είναι κάτω από 50% Συμπεράσματα ABP είναι απλή μέθοδος Η επίδοσή της μπορεί να είναι χαμηλή Πιθανή βελτίωση: να μεταδίδονται νέα πακέτα στο διάστημα μέχρι να επανέλθει η πρώτη επιβεβαίωση

36 Λειτουργικότητα DLL: Έλεγχος/διόρθωση λαθών ABP, μεγέθη για υπολογισμό επίδοσης σε λειτουργία με λάθη (1) P: Μήκος πακέτου C: Ρυθμός μετάδοσης πληροφορίας καναλιού Prop: Καθυστέρηση διάδοσης στο κανάλι ber: Πιθανότητα εσφαλμένου bit στο κανάλι p_s: Πιθανότητα να μη χρειαστεί επαναμετάδοση (σωστό πακέτο) Αν κάθε bit έχει πιθανότητα ber να είναι λάθος, ανεξάρτητα από τα προηγούμενα και τα επόμενα του, ισχύει p_s = (1 - ber) P Η παραπάνω υπόθεση δεν είναι ρεαλιστική, δεδομένου ότι τα λάθη προκύπτουν σε bursts (καταιγισμούς) p_e: Πιθανότητα να χρειαστεί επαναμετάδοση (μη-σωστό πακέτο ή απώλεια πακέτου) )

37 Λειτουργικότητα DLL: Έλεγχος/διόρθωση λαθών ABP, μεγέθη για υπολογισμό επίδοσης σε λειτουργία με λάθη (2) D_total: Συνολική καθυστέρηση μέχρι να μεταδοθεί πακέτο (επαναμεταδόσεις και σωστή μετάδοση) D_total t = D_e + D_s D_s: Συνιστώσα του D_total που οφείλεται σε σωστή μετάδοση πακέτου D_e: Συνιστώσα του D_total που οφείλεται σε επαναμεταδόσεις D_e = D_retrans * N_retrans: ο χρόνος που χάθηκε λόγων λανθασμένων μεταδόσεων είναι ίσος με το μέσο αριθμό επαναμεταδόσεων, επί την καθυστέρηση σε κάθε μία επαναμετάδοση D_retrans: Καθυστέρηση σε μια επαναμετάδοση N_retrans: Μέσος αριθμός επαναμετάδοσεων N_total: Μέσος συνολικός αριθμός μεταδόσεων μέχρι να επιτευχθεί σωστή μετάδοση (N_total = N_retrans + 1)

38 Λειτουργικότητα DLL: Έλεγχος/διόρθωση λαθών ABP, επίδοση σε λειτουργία με λάθη Η επίδοση του ABP σε λειτουργία με λάθη είναι Eff( ABP ) = (P/C) / D_total = (P/C) / [ D_s + D_e ] Ο απαιτούμενος χρόνος για πετυχημένη μετάδοση είναι D_s = P/C + [2*Prop] Ο χρόνος που αναλώθηκε σε αποτυχημένες μεταδόσεις είναι D_e = N_retrans * D_retrans D_retrans = P/C + Timeout Πρέπει Timeout { P/C + [2*Prop] } N_total = 1 / (1 p_e) = 1 / p_s Αρα,, με βάση την πάνω σχέση, και το N_total = N_retrans + 1, προκύπτει: N_retrans = p_e / (1 p_e) = (1 p_s) / p_s Ενας άλλος τύπος για την επίδοση του ABP σε λειτουργία με λάθη είναι: Eff( ABP ) = (P/C) / [ (N_retrans * D_retrans) + D_s ]

39 Λειτουργικότητα DLL: Έλεγχος/διόρθωση λαθών Επίδοση ABP σε λειτουργία με/χωρίς λάθη Επίδοση με λάθη: Eff( ABP ) = (P/C) / { (N_retrans * D_retrans) + [(P/C) + (2*Prop)] } Επίδοση χωρίς λάθη: Eff( ABP ) = (P/C) / [(P/C) + (2*Prop)] Στην επίδοση με λάθη υπάρχει η επιβάρυνση από τις λανθασμένες μεταδόσεις πακέτων (N_retrans * D_retrans)

40 Λειτουργικότητα DLL: Έλεγχος/διόρθωση λαθών Go Back N (GBN), λειτουργία χωρίς λάθη Αποστολέας: ack0 ack1 ack2 Παραλήπτης Ο πομπός επιτρέπεται να έχει σε εκκρεμότητα N πακέτα Για να αποσταλεί το πακέτο N+1, θα πρέπει να έχει ληφθεί το πρώτο ack Τα πακέτα θα πρέπει να λαμβάνονται με τη σωστή σειρά, αλλιώς απορρίπτονται Πλεονεκτήματα GBN Αποστολή πολλών πακέτων μέχρι τη λήψη πρώτου ack ε χρειάζεται αποθήκευση στο δέκτη Μειονέκτημα GBN Αν κάποιο ack χαθεί, έχουν μεταδοθεί και τα επόμενα Ν-1 χωρίς λόγο

41 Λειτουργικότητα DLL: Έλεγχος/διόρθωση λαθών GBN, λειτουργία με λάθη (1) Time out Sender ack1 ack2 ack3 ack4 Receiver Στον δέκτη, δεδομένου ότι δεν έφθασε το πακέτο 1, τα πακέτα 2-4 απορρίπτονται, διότι δεν ελήφθησαν με τη σωστή σειρά Ο πομπός, μετά την εκπνοή του timeout για το ack1, επαναμεταδίδει τα πακέτα 1 4

42 Λειτουργικότητα DLL: Έλεγχος/διόρθωση λαθών GBN, λειτουργία με λάθη (2) TIMEOUT Αποστολέας Μετάδοση Περαιτέρω Packets ack1 ack2 ack3 ack0 ack1 ack2 ack3 Παραλήπτης Παράδοση Απόρριψη Τα πακέτα 0 3 φθάνουν σωστά στον δέκτη Ο δέκτης παραδίδει τα πακέτα στα ανώτερα επίπεδα Το ack0 χάνεται Ο πομπός ξαναστέλνει τα πακέτα Τα πακέτα θα απορριφθούν, πιθανότατα από τα ανώτερα επίπεδα

43 Λειτουργικότητα DLL: Έλεγχος/διόρθωση λαθών Selective Repeat Protocol (SRP) Λειτουργία χωρίς λάθη Ο πομπός έχει Ν ανεπιβεβαίωτα πακέτα Ο δέκτης έχει δυνατότητα αποθήκευσης πακέτων εκτός σειράς Λειτουργία χωρίς λάθη Αποστολέας: ack0 ack1 ack2 Παραλήπτης: Μόλις ο πομπός λάβει το ack0, μπορεί να στείλει επόμενο πακέτο Αν χαθεί κάποιο πακέτο, ο παραλήπτης αποθηκεύει τα υπόλοιπα πακέτα Όταν ο πομπός καταλάβει το λάθος (λόγω της μη λήψης ack) ξαναστέλνει το συγκεκριμένο πακέτο Ο παραλήπτης λαμβάνει το πακέτο, το βάζει στη σωστή σειρά και αποστέλλει το ack στον πομπό

44 Λειτουργικότητα DLL: Έλεγχος/διόρθωση λαθών SRP, λειτουργία με λάθη (1) ack1 ack2 ack3 1 Sender Αποθήκευση Το πακέτο 1 δε φτάνει στον receiver Τοποθέτηση σε σειρά, παράδοση σε ανώτερα επίπεδα Receiver Το SRP αποθηκεύει τα επόμενα πακέτα, τα οποία λαμβάνονται σωστά Ο πομπός, μετά τη λήξη του timeout για τη λήψη του ack1, στέλνει πάλι το πρώτο πακέτο Ο δέκτης λαμβάνει το πρώτο πακέτο, βάζει όλα τα πακέτα στη σωστή σειρά και τα προωθεί στο επίπεδο δικτύου

45 Λειτουργικότητα DLL: Έλεγχος/διόρθωση λαθών SRP, λειτουργία με λάθη (2) ack1 ack3 ack4 επαναμετάδοση 2 ack2 Sender Παράδοση σε ανώτερα επίπεδα Απόρριψη 2, επιστροφή ack2 Receiver Στην περίπτωση απώλειας ack, ο πομπός στέλνει ξανά το πακέτο Ο παραλήπτης λαμβάνει πάλι το ίδιο πακέτο, στέλνει ack και απορρίπτει το πακέτο, αφού το έχει ήδη λάβει Στο σχήμα χάνεται το ack2 Το πρωτόκολλο στο δέκτη έχει ήδη προωθήσει τα πακέτα στα πάνω επίπεδα Όταν λάβει ξανά το πακέτο 2, στέλνει το ack2 και απορρίπτει το πακέτο 2 Γενικά σχόλια Ο δέκτης αποθηκεύει τα πακέτα που λαμβάνει εκτός σειράς Ο SRP δέκτης είναι πιο πολύπλοκος σε σχέση με αντίστοιχο GBN, δεδομένου ότι έχουμε την αποθήκευση των πακέτων εκτός σειράς

46 Λειτουργικότητα DLL: Έλεγχος/διόρθωση λαθών Επίδοση GBN/SRP σε λειτουργία χωρίς λάθη Επίδοση δίνεται από το πηλίκο του ωφέλιμου χρόνου, προς το συνολικό χρόνο, μετά τον οποίο μπορεί να σταλεί επόμενο πακέτο Ο χρόνος, μετά τον οποίο μπορεί να σταλεί επόμενο πακέτο, είναι ο χρόνος επιστροφής του πρώτου ACK Ο χρόνος επιστροφής του πρώτου ACK είναι (P/C) + (2*Prop) Αυτός είναι ο χρόνος μετά τον οποίο μπορεί να αποσταλεί κάποιο πακέτο, πέρα από τα W Ωφέλιμος είναι ο χρόνος μετάδοσης πακέτων, (W * P) / C Αν το πρώτο ACK επιστρέψει μέσα στο χρόνο μετάδοσης των W πακέτων, ο πομπός θα μπορέσει να συνεχίσει τη μετάδοση χωρίς διακοπή Αν (W*P)/C < (P/C) + (2*Prop) τότε Eff(GBN) = 1 Αν (W*P)/C < (P/C) + (2*Prop) τότε Eff(GBN) = [ (W*P)/C ] / [ (P/C) + (2*Prop) ]

47 Λειτουργικότητα DLL: Έλεγχος/διόρθωση λαθών Κατηγοριοποίηση τεχνικών αναμετάδοσης Αριθμός Ανεπιβεβαίωτων Πακέτων Αποθήκευση στο Δέκτη ABP 1 ΟΧΙ GBN W ΟΧΙ SRP W ΝΑΙ

48 Πρωτόκολλα DLL High-level Data Link Control (HDLC) Κλασσικό πρωτόκολλο Αρχή από ΙΒΜ, η οποία ανέπτυξε το SDLC (Synchronous Data Link Control) Η ΙΒΜ υπέβαλλε το πρωτόκολλο στη ISO, η οποία ανέπτυξε το HDLC Ως παραλλαγή του HDLC βγήκαν τα πρότυπα LAP (Link Access Procedure) Point-to-Point to Protocol (PPP) Συνδέσεις οικιακών υπολογιστών με Internet Service Providers (ISPs) Συνδέσεις μεταξύ δρομολογητών

49 Ελεγχος πρόσβασης στο μέσο (Medium Access Control (MAC)) ιάρθρωση Πρόβλημα κατανομής καναλιού Στατική εκχώρηση καναλιού (static channel allocation) υναμική εκχώρηση καναλιού (dynamic channel allocation) Αιτιολόγηση ανώτερης επίδοσης δυναμικών τεχνικών Κατηγορίες πρωτοκόλλων MAC (δυναμικές τεχνικές) Aloha Carrier Sense Multiple Access Collision Detection (CSMA/CD) Wave Division Multiple Access (WDMA) Multiple Access with Collision Avoidance for Wireless (MACAW) Συστήματα LAN: Ethernet, Token Bus, Token Ring, Wireless LANs MAN: Wireless ΜANs PAN: Bluetooth

50 MAC: Πρόβλημα κατανομής καναλιού Συμφέρει η στατική ή η δυναμική εκχώρηση? Έστω ότι υπάρχουν πολλές πιθανές πηγές φορτίου και κανάλι συγκεκριμένων δυνατοτήτων Στατική εκχώρηση: εκ των προτέρων μοίρασμα των δυνατοτήτων του καναλιού στις πηγές υναμική εκχώρηση: οι πηγές όταν έχουν δεδομένα για μετάδοση, ανταγωνίζονται για απόκτηση (του συνόλου) ) των δυνατοτήτων του καναλιού Τα δυο μοντέλα μπορούν να αξιολογηθούν με αναγωγή σε θεωρία συστημάτων αναμονής

51 MAC: Πρόβλημα κατανομής καναλιού Χαρακτηριστικά προβλήματος δυναμικής εκχώρησης Στα χαρακτηριστικά του προβλήματος περιγράφουμε την είσοδο Έστω ότι έχουμε Ν πηγές Κάθε μια από τις οποίες έχει φορτίο, το οποίο προσεγγίζεται από διαδικασία Poisson, με ρυθμό λ/ν (πακέτα ανά second) Ο συνολικός ρυθμός άφιξης πακέτων είναι λ (από ιδιότητες της διαδικασίας Poisson) Το μέγεθος κάθε πακέτου είναι τυχαία μεταβλητή, εκθετικά κατανεμημένη, με μέση τιμή L(bits) Το κανάλι έχει ρυθμό μετάδοσης C (bits per second bps) p) Ο χρόνος μετάδοσης είναι εκθετικά κατανεμημένος, με μέση τιμή 1/μ = (L/C)

52 MAC: Πρόβλημα κατανομής καναλιού Επίλυση προβλήματος δυναμικής εκχώρησης Δυναμική 1 εκχώρηση καναλιού λ/ν 1 λ/ν λ/ν λ/ν C (bps) 2 λ/ν + 2 N N λ Ουρά Αναμονής 1/μ=L/C Βάσει των παραδοχών (και απλοποιήσεων που έχουν γίνει) το σύστημα είναι ισοδύναμο με σύστημα αναμονής M/M/1 Ο βαθμός κατάληψης (utilization) του συστήματος είναι ρ = (λ/μ) Ο χρόνος που απαιτείται για την εξυπηρέτηση ενός πακέτου (συμπεριλαμβάνει αναμονή και μετάδοση) είναι T = 1 / (μ - λ)

53 MAC: Πρόβλημα κατανομής καναλιού Παράδειγμα επίλυσης προβλήματος δυναμικής εκχώρησης Έστω ότι L = bits, C = 100 Mbps Ο μέσος χρόνος μετάδοσης ενός πλαισίου είναι 1/μ = (1/10.000) 000) sec = 100 μsec Έστω λ = πλαίσια ανά second Ο μέσος χρόνος εξυπηρέτησης ενός πλαισίου προκύπτει Τ = [ 1 / ( ) ] sec = (1 / 5.000) sec = 200 μsec Ο μέσος χρόνος εξυπηρέτησης περιλαμβάνει 100 μsec χρόνο μετάδοσης 100 μsec χρόνο αναμονής μέχρι την κατάληψη του καναλιού Σημείωση Σε point-to-point σύνδεση με τα παραπάνω χαρακτηριστικά θα είχαμε χρόνο μετάδοσης 100 μsec χρόνο μετάδοσης ε θα είχαμε χρόνο αναμονής για την κατάληψη του καναλιού

54 MAC: Πρόβλημα κατανομής καναλιού Χαρακτηριστικά προβλήματος στατικής εκχώρησης Έστω ότι έχουμε Ν πηγές Κάθε μια από τις πηγές έχει φορτίο, το οποίο προσεγγίζεται από διαδικασία δ Poisson, με ρυθμό λ/ν (πακέτα έ ανά second) Το μέγεθος κάθε πακέτου είναι τυχαία μεταβλητή, εκθετικά κατανεμημένη, η, με μέση τιμή L (bits) Το κανάλι έχει ρυθμό μετάδοσης C (bits per second bps) Βάσει της στατικής τεχνικής, το κανάλι «μοιράζεται» ισομερώς στις Ν πηγές, άρα κάθε πηγή έχει στην διάθεσή της ένα κανάλι με ρυθμό μετάδοσης C/Ν Ο χρόνος εξυπηρέτησης είναι εκθετικά κατανεμημένος, μ με μέση τιμή 1/μ 2 = [L/(C/Ν) ] = [ (Ν*L) / C ] = Ν*(1/μ)

55 MAC: Πρόβλημα κατανομής καναλιού Επίλυση προβλήματος στατικής εκχώρησης 1 λ/ν λ/ν λ/ν C (bps) Στατική εκχώρηση καναλιού 1 2 λ/ν Ουρά Αναμονής Ουρά Αναμονής Ν/μ Ν/μ 2 N N Ουρά Αναμονής Ν/μ Βάσει των παραδοχών (και απλοποιήσεων που έχουν γίνει) το σύστημα με στατική εκχώρηση καναλιού είναι ισοδύναμο με Ν συστήματα αναμονής M/M/1 Ο βαθμός κατάληψης (utilization) του συστήματος είναι ρ = (λ/μ) Ο χρόνος που απαιτείται για την εξυπηρέτηση ενός πακέτου (συμπεριλαμβάνει λ αναμονή και μετάδοση) ) είναι T static = {1 / [ (μ/ν) (λ/ν) ] }= N / (μ λ) = Ν * T = Ν * T dynamic

56 MAC: Πρόβλημα κατανομής καναλιού Παράδειγμα επίλυσης προβλήματος στατικής εκχώρησης Έστω ότι L = bits, C = 100 Mbps Ο μέσος χρόνος μετάδοσης ενός πλαισίου είναι 1/μ 2 = [ L / (C/Ν) ] = [ (Ν*L) / C ] = Ν * 100 μsec Το φορτίο ανά πηγή είναι λ 2 = 5.000/Ν πλαίσια ανά second Ο μέσος χρόνος εξυπηρέτησης ενός πλαισίου προκύπτει Τ 2 = { 1 / [(10.000/Ν) (5.000/Ν)] } sec = Ν*(1 / 5.000) sec = Ν*200 μsec =Ν*Τ

57 MAC: Πρόβλημα κατανομής καναλιού Σύγκριση στατικής και δυναμικής εκχώρησης Στο μοντέλο στατικής εκχώρησης ο χρόνος εξυπηρέτησης είναι κατά Ν φορές μεγαλύτερος,σε σχέση με το μοντέλο δυναμικής εκχώρησης (όπου Ν είναι ο αριθμός των πηγών φορτίου) Ο λόγος είναι ότι όταν οι πηγές δεν έχουν φορτίο (πακέτα προς μετάδοση) τα κανάλια μένουν αδρανή Λόγω της ανωτερότητας των δυναμικών μοντέλων αναπτύσσονται πρωτόκολλα MAC, τα οποία ενσωματώνουν δυναμικές τεχνικές εκχώρησης καναλιών

58 MAC: Κατηγοριοποίηση πρωτοκόλλων Aloha Pure Slotted Carrier Sense Multiple Access (CSMA) Persistent and non-persistent CSMA CSMA with Collision Detection (CSMA/CD) Wave Division Multiple Access (WDMA) Multiple Access with Collision Avoidance for Wireless (MACAW)

59 MAC: Πρωτόκολλα Αρχές λειτουργίας Aloha pure Πλαίσιο Πλαίσιο Συγκρούεται με την αρχή του σκιασμένου πλαισίου t Συγκρούεται με το τέλος του σκιασμένου πλαισίου t 0 Ευαίσθητη περίοδος t 0 +t t 0 +2t t 0 +3t Χρόνος Οι σταθμοί μεταδίδουν τα δεδομένα μόλις έχουν κάτι για μετάδοση Περίπτωση ταυτόχρονης μετάδοσης από πολλούς σταθμούς ονομάζεται σύγκρουση Οι σταθμοί δεν ακούνε αν το κανάλι είναι ελεύθερο Αν t είναι ο χρόνος μετάδοσης πλαισίου, προκειμένου να μην έχουμε σύγκρουση, θα πρέπει να μη γίνει μετάδοση σε χρόνο 2t

60 MAC: Πρωτόκολλα Επίδοση Aloha pure Οι σταθμοί παράγουν νέα πλαίσια, βάσει διαδικασίας Poisson, με ρυθμό Ν πλαίσια ανά χρόνο πλαισίου Αν Ν>1 τότε τα πλαίσια θα υφίστανται συχνά συγκρούσεις Για να έχουμε διεκπεραίωση των επικοινωνιών θα πρέπει 0 Ν 1 Πέρα από τα νέα πλαίσια έχουμε και αναμεταδόσεις αυτών που συγκρούστηκαν στο παρελθόν Υποθέτουμε ότι η ακολουθεί και πάλι διαδικασία Poisson, με ρυθμό G Η διεκπεραιωτική ικανότητα (throughput) του Aloha pure είναι S= G * e (-2G) Εφαρμογή: Αν G=0,5 τότε S = 0,184 (μέγιστη επίδοση) Γενικά η επίδοση είναι χαμηλή διότι ο καθένας μεταδίδει κατά βούληση

61 MAC: Πρωτόκολλα Αρχές λειτουργίας και επίδοση Aloha slotted Χρόνος χωρισμένος σε σχισμές (slots) Οι σταθμοί δε μεταδίδουν τα δεδομένα αμέσως μόλις έχουν κάτι για μετάδοση Οι σταθμοί, οι οποίοι έχουν δεδομένα για μετάδοση, προσπαθούν να μεταδώσουν στην έναρξη επόμενης σχισμής Tαυτόχρονη ό μετάδοση από πολλούς σταθμούς ονομάζεται σύγκρουση Το φορτίο (ρυθμός άφιξης πλαισίων ανά σχισμή), το οποίο περιλαμβάνει νέα πακέτα και αναμεταδόσεις, θεωρείται ότι είναι G Η διεκπεραιωτική ικανότητα (throughput) του Aloha slotted είναι S= G * e (-G) Εφαρμογή: Αν G= 1 τότε S = 0,368

62 MAC: Πρωτόκολλα Αρχές λειτουργίας Carrier Sense Multiple Access (CSMA) Στα πρωτόκολλα CSMA οι σταθμοί ακούνε αν το κανάλι είναι αδρανές, πριν αρχίσουν μετάδοση Βελτίωση σε σχέση με τo Aloha, στο οποίο οι σταθμοί αρχίζουν μετάδοση μόλις έχουν δεδομένα (χωρίς να ακούνε αν αυτό είναι αδρανές) Κατηγορίες CSMA πρωτοκόλλων 1-persistent CSMA (Πολλαπλή πρόσβαση με ανίχνευση φέροντος, επίμονη-1 εκδοχή πρωτοκόλλου) Non-persistent CSMA (Πολλαπλή ή πρόσβαση με ανίχνευση φέροντος, μη-επίμονη εκδοχή πρωτοκόλλου) p-persistent CSMA (Πολλαπλή πρόσβαση με ανίχνευση φέροντος, επίμονη-p εκδοχή πρωτοκόλλου) CSMA / Collision Detection (Πολλαπλή πρόσβαση με ανίχνευση φέροντος, φρ ανίχνευση συγκρούσεων) )

63 MAC: Πρωτόκολλα Αρχές λειτουργίας CSMA persistent and non-persistent (1) 1-persistent CSMA Όταν ένας σταθμός έχει δεδομένα, ανιχνεύει αν το κανάλι είναι αδρανές Αν το κανάλι είναι κατειλημμένο, ο σταθμός περιμένει μέχρι να γίνει αδρανές (διαρκής παρακολούθηση καναλιού) Όταν το κανάλι γίνει αδρανές, ξεκινάει η μετάδοση Αν γίνει σύγκρουση, ο σταθμός περιμένει τυχαίο διάστημα και ξαναπροσπαθεί Non-persistent CSMA Όταν ένας σταθμός έχει δεδομένα, ανιχνεύει αν το κανάλι είναι αδρανές Αν το κανάλι είναι απασχολημένο, δεν το παρακολουθεί διαρκώς, με στόχο να το καταλάβει αμέσως μόλις γίνει αδρανές Αντίθετα, αν το κανάλι είναι απασχολημένο, περιμένει τυχαίο διάστημα πριν επαναλάβει τα παραπάνω βήματα Καλύτερη επίδοση αλλά μεγαλύτερες καθυστερήσεις σε σχέση με 1-persistent CSMA

64 MAC: Πρωτόκολλα Αρχές λειτουργίας CSMA persistent and non-persistent (2) p-persistent CSMA Όταν ένας σταθμός έχει δεδομένα, ανιχνεύει αν το κανάλι είναι αδρανές Αν το κανάλι είναι αδρανές, ο σταθμός θα μεταδώσει με πιθανότητα p Με πιθανότητα q (q= 1 -p) ο σταθμός θα αναβάλει τη μετάδοση για επόμενη σχισμή Στην επόμενη σχισμή πάλι θα εφαρμόσει τα παραπάνω βήματα, δηλαδή αν η σχισμή είναι αδρανής είτε θα μεταδώσει με πιθανότητα είτε θα αναβάλει τη μετάδοση με πιθανότητα Συγκρίσεις (από χαμηλή προς ψηλότερη επίδοση) Aloha pure Aloha slotted 1-persistent CSMA 0,5-persistent CSMA 0,1-persistent CSMA 0,01- persistent CSMA

65 MAC: Πρωτόκολλα Συγκρίσεις Aloha, CSMA persistent/non-persistent 1.0 Επίμονο-0,01 CSMA ανά χρόνο πλα αισίου) S (δ ιεκπεραιωτικ κή ικανότητα ALOHA με υποδοχές Καθαρό ALOHA Επίμονο-0,5 05CSMA Επίμονο-1 CSMA Μη επίμονο CSMA Επίμονο-0,1 CSMA G (απόπειρες ανά χρόνο πλαισίου)

66 MAC: Πρωτόκολλα Αρχές λειτουργίας CSMA/Collision Detection (CSMA/CD) Η διαφορά των CSMA/CD πρωτοκόλλων, από τα persistent/non-persistent CSMA πρωτόκολλα, είναι ότι η μετάδοση διακόπτεται όταν διαπιστωθεί σύγκρουση Τα persistent/non-persistent CSMA πρωτόκολλα υπερτερούν των Aloha στο ότι οι σταθμοί ανιχνεύουν το κανάλι πριν αρχίσουν τη μετάδοση Λειτουργία CSMA/CD Ο σταθμός, ο οποίος έχει δεδομένα για μετάδοση, ανιχνεύει αν το κανάλι είναι αδρανές Αν το κανάλι είναι αδρανές αρχίζει η μετάδοση Αν συμβεί σύγκρουση διακόπτεται η μετάδοση, και ο σταθμός αναμένει για τυχαίο χρόνο πριν ξαναπροσπαθήσει Χρησιμοποιείται σε εμπορικά προϊόντα (Ethernet LANs)

67 MAC: Πρωτόκολλα ιαπίστωση σύγκρουσης σε CSMA/CD t 0 Υποδοχές ανταγωνισμού Πλαίσιο Πλαίσιο Πλαίσιο Πλαίσιο Περίοδος Περίοδος Περίοδος μετάδοσης ανταγωνισμού αδράνειας Πόσος χρόνος απαιτείται μέχρι να γίνει αντιληπτή η σύγκρουση? Χρειάζεται χρόνος 2* PROP Έστω ότι σταθμός Α ξεκινάει μετάδοση τη στιγμή t Σε χρόνο t+prop το πρώτο bit θα έχει φθάσει στον πιο απομακρυσμένο σταθμό Β Έστω ότι στο χρονικό σημείο (t+prop-ε) ο απομακρυσμένος σταθμός Β αρχίζει και αυτός να μεταδίδει Σε χρόνο (t+prop-ε+prop) η αρχή του σήματος από Β θα έχει φθάσει θα έχει φθάσει στον Α Ο Α θα αντιληφθεί τη σύγκρουση σε χρόνο (t - ε + (2*PROP)) Ο χρόνος 2* PROP είναι ο λεγόμενος χρόνος ανταγωνισμού Σε χρόνο 2* PROP ένας σταθμός είναι σίγουρος ότι έχει (μπορεί ί να) ) καταλάβει το κανάλι Χρόνος

68 MAC: Πρωτόκολλα Σύγκριση Aloha, CSMA persistent/non-persistent, CSMA/CD PROTOCOL ΑΡΧΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ALOHA PURE Οι σταθμοί εκπέμπουν όταν έχουν δεδομένα. Επίδοση: S=Ge-2G ALOHA SLOTTED CSMA persistent Οι σταθμοί εκπέμπουν στην επόμενη σχισμή (slot) από τη στιγμή που έχουν δεδομένα. Επίδοση: S=Ge-GS G Οι σταθμοί που έχουν δεδομένα ακούνε το κανάλι. Αν είναι ελεύθερο εκπέμπουν. Αν δεν είναι ελεύθερο περιμένουν να γίνει ελεύθερο και εκπέμπουν CSMA - non persistent Οι σταθμοί που έχουν δεδομένα ακούνε το κανάλι. Αν είναι ελεύθερο εκπέμπουν. Αν είναι κατειλημμένο περιμένουν τυχαίο διάστημα πριν ξαναπροσπαθήσουν CSMA p-persistent CSMA/ CD Οι σταθμοί που έχουν δεδομένα ακούνε το κανάλι. Αν είναι ελεύθερο εκπέμπουν με πιθανότητα p. Με πιθανότητα q αναβάλουν την εκπομπή μήγια τυχαίο διάστημα Οι σταθμοί που έχουν δεδομένα ακούνε το κανάλι. Αν είναι ελεύθερο εκπέμπουν. Αν δεν είναι ελεύθερο περιμένουν να γίνει ελεύθερο και εκπέμπουν. Αν γίνει σύγκρουση γίνεται διακοπή μετάδοσης. Χρόνος διαπίστωσης της σύγκρουσης (2*Prop)

69 MAC: Πρωτόκολλα Wave Division Multiple Access (WDMA), οπτική μετάδοση Ολική εσωτερική διάθλαση Ηλεκτρικό σήμα Πηγή Φωτός Οπτικό σήμα Ανιχνευτής Ηλεκτρικό σήμα Οπτική ίνα Πηγή φωτός Ένα οπτικό σύστημα μετάδοσης Οπτικές ίνες αποτελείται από πηγή φωτός, μέσο Το φως όταν περνάει μεταξύ μέσων μετάδοσης (οπτική ίνα) και έναν διαθλάται ανιχνευτή Φως μπορεί να παγιδευτεί μέσα σε Πηγή φωτός μετατρέπει το ηλεκτρικό σε οπτική ίνα και έτσι να διαδοθεί το οπτικό σήμα αντίστοιχο σήμα πληροφορίας Light Emitting Diode Πολύτροπες οπτικές ίνες (multimode Laser fibers): πολλές ακτίνες διαθλώνται κατά Ανιχνευτής ή φωτοδίοδος μετατρέπει το διαφορετικές γωνίες οπτικό σήμα σε ηλεκτρικό Μονότροπες ίνες (single mode fibers): Παλμός φωτός αντιστοιχεί στο bit-1 μια ακτίνα ακολουθεί ένα δρόμο, Απουσία φωτός αντιστοιχεί στο bit-0 παράλληλο με τον άξονα του μέσου

70 MAC: Πρωτόκολλα WDMA, οπτικά δίκτυα με τοπολογία δακτυλίου Υπολογιστές Από/ προς υπολογιστή Χάλκινο σύρμα Κατεύθυνση διάδοσης του φωτός Οπτική ίνα Οπτική ίνα Διασύνδεση Οπτικός δέκτης (φωτοδίοδος) Αναδημιουργία σήματος (ηλεκτρική) Οπτικός πομπός (LED) Ενεργητικοί ή παθητικοί επαναλήπτες (repeaters) για διασύνδεση Ενεργητικός επαναλήπτης είναι ο εικονιζόμενος παραπάνω Σήμα μετατρέπεται σε ηλεκτρικό, αναδημιουργείται, ξανα-μετατρέπεται σε οπτικό Καλή ποιότητα (λόγω γ αναδημιουργίας σήματος), κίνδυνος διακοπής λειτουργίας συστήματος αν ένας επαναλήπτης αποτύχει Παθητικός επαναλήπτης δε μετατρέπει το σήμα σε ηλεκτρικό Χαμηλότερη ποιότητα ( εφόσον δεν αναδημιουργείται το σήμα), αλλά και μικρότερος κίνδυνος για διακοπή λειτουργίας Ποιότητα ανεβαίνει αν υπάρχει οπτικός αναμεταδότης

71 MAC: Πρωτόκολλα WDMA, οπτικά δίκτυα με τοπολογία αστέρα Δέκτης Πομπός Υπολογιστές Διασυνδέσεις Υπολογιστών Κάθε εισερχόμενη οπτική ίνα φωτίζει ολόκληρο τον αστέρα Κάθε εξερχόμενη οπτική ίνα βλέπει το φως από όλες τις εισερχόμενες ίνες Κάθε υπολογιστής του δικτύου είναι εφοδιασμένος με πομπό και δέκτη Κύλινδρος ενώνεται με όλες τις εισερχόμενες ίνες (από πομπούς προς κύλινδρο) και με όλες τις εξερχόμενες ίνες (από κύλινδρο προς δέκτες) Κάθε εκπεμπόμενο σήμα, μέσω της εισερχόμενης ίνας φθάνει στο κύλινδρο Ο κύλινδρος διαχέει το σήμα προς όλες τις εξερχόμενες ίνες Οι εξερχόμενες ίνες μεταφέρουν το σήμα προς δέκτες υπολογιστών

72 MAC: Πρωτόκολλα WDMA, οπτικά δίκτυα με γενική τοπολογία Παραλλαγή της πολύπλεξης με διαίρεση συχνότητας Οπτικές ίνες φθάνουν στον πολυπλέκτη (multiplexer - MUX) Στην παραπάνω αρχιτεκτονική θα μπορούσε να εμφανίζεται στοιχείο το οποίο ονομάζεται combiner (συνδυαστής) Το πολυπλεγμένο σήμα αποστέλλεται σε προορισμό Στον προορισμό ο αποπολυπλέκτης (demultiplexer - DEMUX) διαχωρίζει τα σήματα, τα οποία κατευθύνονται στους δέκτες Στον προορισμό η λειτουργία θα μπορούσε να γίνει και μέσω στοιχείου το οποίο ονομάζεται splitter (διαχωριστής). Στην περίπτωση αυτή, κάθε οπτική ίνα, μετά τον splitter, θα δεχόταν το συνδυασμένο σήμα, οπότε θα χρειαζόταν φίλτρο στο receiver για να μείνει ένα μήκος κύματος. Στη συνέχεια το σήμα αυτό θα μετατραπεί σε ηλεκτρικό

73 MAC: Πρωτόκολλα Αρχές λειτουργίας WDMA (δίκτυα αστέρα) Κανάλι δεδομένων ΚΔ(Α) Πομπός n s... Κανάλι ελέγχου ΚΕ(Α) Σταθμός Α Δέκτης Πομπός Συντονιζόμενος [ΠΣ(Α)] m... Αποστολές σε κανάλια ελέγχου άλλων σταθμών Δέκτης Συντονιζόμενος [ΔΣ(Α)] Λήψη από κανάλια δεδομένων άλλων σταθμών... Κανάλι δεδομένων ΚΔ(Β) Πομπός n s... Κανάλι ελέγχου ΚΕ(Β) Σταθμός Β Δέκτης Πομπός Συντονιζόμενος [ΠΣ(Β)] m... Αποστολές σε κανάλια ελέγχου άλλων σταθμών Δέκτης Συντονιζόμενος [ΔΣ(Β)] Λήψη από κανάλια δεδομένων άλλων σταθμών

74 MAC: Πρωτόκολλα Αρχές λειτουργίας WDMA (2) Κ (Α): Κανάλι δεδομένων χρησιμεύει για αποστολές δεδομένων προς άλλους σταθμούς, αλλά και για να βλέπουν οι άλλοι σταθμοί ποιο κομμάτι του καναλιού ελέγχου του είναι ελεύθερο ΚΕ(Α): Κανάλι ελέγχου χρησιμεύει για να λαμβάνει ο Α πληροφορία (ελέγχου, δηλαδή εντολές) από άλλους σταθμούς. Η πληροφορία υποδεικνύει στον Α, το σημείο του καναλιού δεδομένων άλλων σταθμών, στο οποίο πρέπει να συντονίσει τον δέκτη του (το συμβολίζουμε με Σ (Α)), προκειμένου να λάβει εισερχόμενα δεδομένα ΠΣ(Α): Πομπός συντονιζόμενος του Α, μέσω του οποίου στέλνονται μηνύματα στα κανάλια ελέγχου άλλων σταθμών Σ(Α): ( ) έκτης συντονιζόμενος του Α, μέσω του οποίου παραλαμβάνονται μηνύματα από τα κανάλια δεδομένων άλλων σταθμών

75 MAC: Πρωτόκολλα Αρχές λειτουργίας WDMA (3) Έστω ότι Β θέλει να στείλει πακέτα (πληροφορία) στον Α Ο Α θα πρέπει να μάθει σε ποιο σημείο του Κ (Β) να ακούσει Ο Α μπορεί να μαθαίνει τέτοια πληροφορία (ποια σημεία των Κ έχουν πληροφορία για αυτόν) από το ΚΕ(Α) Άρα ο Β πρέπει να δεσμεύσει ένα τμήμα του ΚΕ(Α), προκειμένου να στέλνει μηνύματα στον Α, τα οποία θα υποδεικνύουν το τμήμα του Κ (Β) που έχει πακέτα για Α Τα ελεύθερα λύθ τμήματα του ΚΕ(Α) δηλώνονται σε συγκεκριμένο τμήμα του Κ (Α)

76 MAC: Πρωτόκολλα Αρχές λειτουργίας WDMA (4) Ο Β ακούει συγκεκριμένο τμήμα του Κ (Α), slot-s (status), προκειμένου να εντοπίσει ελεύθερα τμήματα (slots) του ΚΕ(Α) Ο Β βλέπει, στο Κ (Α), ποια τμήματα του ΚΕ(Α) είναι ελεύθερα, επιλέγει ένα ελεύθερο τμήμα (π.χ. slot-κ), και κάνει μια αίτηση γράφοντας τον κωδικό του στο συγκεκριμένο τμήμα του ΚΕ(Α) Ο Α βλέπει την αίτηση και, εφόσον την αποδεχτεί, δηλώνει στο Κ (Α), slot-s S, ότι το τμήμα (π.χ. χ slot-κ) Κ), το οποίο επέλεξε ο Β, είναι κατειλημμένο από το Β Ο Β ακούει στο Κ (Α), slot-s (status), ότι ο Α δέχθηκε τη σύνδεση, οπότε μπορεί, χρησιμοποιώντας το δεσμευμένο τμήμα του ΚΕ(Α) (π.χ. slot-κ), να υποδεικνύει τα τμήματα του Κ (Β) που έχουν δεδομένα για Α Ο Α συντονίζει το Σ(Α) στο Κ (Β) για να πάρει τα δεδομένα

77 MAC: Πρωτόκολλα Αρχές λειτουργίας WDMA (5) Β Α Ο Β ακούει, μέσω του ΔΣ(Β), το ΚΔ(Α), SLOT-S. Εκεί φαίνονται ελεύθερα κομμάτια του ΚΕ(Α). Ο Β αιτείται σύνδεση με τον Α, τροποποιώντας SLOT-K σε ΚΕ(Α) ΑΙΤΗΣΗ Εγκατάσταση σύνδεσης ΑΠΟΔΟΧΗ Επεξεργασία. Ο Α αποδέχεται την αίτηση, τροποποιώντας το SLOT-S του ΚΔ(Α). Ετσι ο Β θα δει ότι το SLOT-K του ΚΕ(Α) του έχει εκχωρηθεί Ο Β ειδοποιεί τον Α, μέσω ΚΕ(Α), SLOT-K, για ροή δεδομένων (από Β προς Α) στο ΚΔ(Β) ΕΙΔΟΠΟΙΗΣΗ Ανταλλαγή Δεδομένων Επεξεργασία. Ο Α συντονίζει το ΔΣ(Α) στο ΚΔ(Β) ΡΟΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ

78 MAC: Πρωτόκολλα Multiple Access with Collision Avoidance (MACAW), Αρχιτεκτονική WLAN Content Server Content Server Internet Access Point Access Point Περιοχή Κάλυψης Περιοχή Κάλυψης Αρχιτεκτονική Wireless LAN (WLAN) αποτελείται από Aps και MTs Access Point (AP) Σημείο πρόσβασης Καλύπτει τα τερματικά εντός της εμβέλειάς του Η εμβέλεια του κάθε AP ορίζει μια κυψέλη Mobile Terminal Κινητό τερματικό (σταθμός) Κάθε κυψέλη έχει ένα κανάλι Χρησιμοποιείται για uplink/downlink nlink κίνησηη Σταθμός ή AP καταλαμβάνουν ολόκληρο το κανάλι (bit rate Mbps)

79 MAC: Πρωτόκολλα MACAW, προβλήματα λόγω ασύρματου περιβάλλοντος A B Γ Δ Α B Γ Δ Εμβέλεια Πομπών Εμβέλεια σταθμού Α είναι μχρ μέχρι το Β Σταθμοί Α και Γ βρίσκονται στην εμβέλεια του Β Σταθμοί Β και βρίσκονται στην εμβέλεια του Γ Εμβέλεια σταθμού είναι μέχρι το Γ Χρήση πρωτοκόλλου CSMA/CD είναι ανεπαρκής σε ασύρματο περιβάλλον Έστω ότι Α ακούει ότι το κανάλι είναι ελεύθερο και στέλνει προς Β Στο διάστημα μετάδοσης μπορεί να αποπειραθεί να στείλει Γ προς Β Ο Γ δεν μπορεί να «ακούσει» τη μετάδοση από Α Σημασία έχουν οι παρεμβολές στον παραλήπτη Σταθμοί πρέπει να παραμένουν σιωπηλοί όταν κάποιος γείτονας τους προσπαθεί να λάβει πακέτα Ο Β θα έπρεπε να ενημερώνει τους πομπούς για το κατά πόσο είναι επιτρεπτή η μετάδοση δεδομένων

80 MAC: Πρωτόκολλα MACAW, γενική λειτουργία Α Β

81 MAC: Πρωτόκολλα MACAW, πρόβλημα κρυφού/εκτεθειμένου σταθμού A B Γ Δ A B Γ Δ Εμβέλεια Πομπών Πρόβλημα κρυφού σταθμού (Hidden station ti problem) Α ακούει ότι το κανάλι είναι ελεύθερο και στέλνει προς Β Γ ακούει ότι το κανάλι είναι ελεύθερο και στέλνει προς Β Α (Γ) δεν μπορούν να εντοπίσει την ύπαρξη του πιθανού ανταγωνιστή Γ (Α) Πρόβλημα εκτεθειμένου σταθμού (Exposed station problem) B ακούει ότι το κανάλι είναι ελεύθερο και στέλνει προς A Γ ακούει ότι το κανάλι είναι κατειλημμένο και δε στέλνει προς Θα μπορούσε να στείλει προς διότι αυτός μπορεί να ακούσει μόνο τη μετάδοση από Γ Ταυτόχρονη μετάδοση από Β και Γ δημιουργεί κακές συνθήκες λήψης μόνο στη ζώνη μεταξύ Β και Γ (περιοχές εντός της εμβέλειας και των δυο σταθμών)

82 MAC: Πρωτόκολλα MACAW, εντολές RTS/CTS Γ A RTS B Δ Γ A CTS B Δ E E Σταθμός Α στέλνει RTS (Request To Send) προς Β Το RTS περιέχει το μήκος του πακέτου πληροφορίας που έπεται Σταθμός Β στέλνει CTS (Clear To Send) προς Α Το CTS περιέχει το μήκος του πακέτου πληροφορίας ρ που θα ληφθεί Η πληροφορία αυτή αντιγράφεται από το RTS Με την παραπάνω ανταλλαγή ενημερώνονται όλοι οι σταθμοί στην εμβέλεια των Α και Β για την επικείμενη ανταλλαγή δεδομένων Μετά τη λήψη του CTS ο Α αρχίζει τη μετάδοση

83 MAC: Πρωτόκολλα Σταθμοί που ακούνε μόνο RTS στο πρωτόκολλο MACAW Γ A RTS B Δ E Οι σταθμοί που ακούνε μόνο RTS καταλαβαίνουν ότι κάποιος σταθμός στην εμβέλεια τους θα προσπαθήσει να: Λάβει CTS Στείλει πακέτο πληροφορίας Οι σταθμοί αυτοί δε θα πρέπει να εμποδίσουν το σταθμό από το να λάβει το CTS Μπορούν να χαλάσουν τη λήψη αν μεταδίδουν εκείνο το χρονικό διάστημα Από τη στιγμή που θα ακούσουν το CTS θα μπορούσαν να στείλουν δεδομένα Οι σταθμοί αυτοί παραμένουν σιωπηλοί (τουλάχιστον για επαρκές χρονικό διάστημα) ώστε να μπορέσει ο σταθμός (που έστειλε το RTS) να ακούσει το CTS Οι σταθμοί αυτοί δεν μπορούν να εμποδίσουν το Β από το να λάβει το πακέτο Θα μπορούσαν σίγουρα να τον εμποδίσουν αν άκουγαν το CTS

84 MAC: Πρωτόκολλα Σταθμοί που ακούνε μόνο CTS στο πρωτόκολλο MACAW Γ A CTS B Δ E Οι σταθμοί που ακούνε CTS καταλαβαίνουν ότι κάποιος σταθμός στην εμβέλεια τους θα προσπαθήσει να: Λάβει πακέτο πληροφορίας Οι σταθμοί αυτοί δε θα πρέπει να εμποδίσουν το σταθμό από το να λάβει το πακέτο πληροφορίας Μπορούν να χαλάσουν τη λήψη αν μεταδίδουν εκείνο το χρονικό διάστημα Οι σταθμοί αυτοί παραμένουν σιωπηλοί (για επαρκές χρονικό διάστημα) ) ώστε να μπορέσει ο σταθμός (που έστειλε το CTS) να ακούσει το πακέτο πληροφορίας Ο χρόνος που πρέπει να μείνουν σιωπηλοί προκύπτει από το μήκος του πακέτου δεδομένων (πληροφορία αυτή υπάρχει στο RTS/CTS)

85 MAC: Πρωτόκολλα Σταθμοί που ακούνε RTS και CTS στο πρωτόκολλο MACAW Γ A RTS B Δ E Ο σταθμός που ακούει αρχικά το RTS καταλαβαίνει ότι κάποιος σταθμός στην εμβέλεια του θα προσπαθήσει να λάβει CTS Στη συνέχεια εφόσον ο σταθμός ακούει και το CTS καταλαβαίνει ότι κάποιος σταθμός στην εμβέλεια του θα προσπαθήσει να λάβει πακέτο πληροφορίας Άρα ο σταθμός που ακούει RTS και CTS μπορεί να χαλάσει και τις δυο λήψεις αν μεταδώσει πληροφορία στο διάστημα αυτό Οι σταθμοί που ακούνε RTS και CTS παραμένουν σιωπηλοί (για επαρκές χρονικό διάστημα) ώστε να μπορέσει ο σταθμός (που έστειλε το RTS) να ακούσει το CTS, και ο σταθμός (που έστειλε το CTS) να ακούσει το πακέτο πληροφορίας

86 MAC: Πρωτόκολλα Συμπεριφορά σταθμού Γ στο πρωτόκολλο MACAW Γ A RTS B Δ E Ο Γ είναι εντός της εμβέλειας του Α και εκτός της εμβέλειας του Β Ο Γ μπορεί να ακούσει το RTS από Α, όχι το CTS από Β Από τη στιγμή που ακούει το RTS συμπεραίνει πως κάποιος σταθμός στην εμβέλεια του θα προσπαθήσει να: Λάβει CTS Αποστείλει πακέτο πληροφορίας Ο Γ δεν πρέπει να παρεμβάλει με τη λήψη του CTS Άρα ο Γ μπορεί να στείλει πακέτα, αφού περιμένει εύλογο διάστημα,μέσα στο οποίο υποτίθεται ότι θα πρέπει να γίνει λήψη του CTS Ο Γ μπορεί να συμπεράνει ότι δεν εμποδίζει τη λήψη του πακέτου πληροφορίας, δεδομένου ότι δεν άκουσε το CTS Αυτό δεν είναι σίγουρο, π.χ. λόγω κινητικότητας

87 MAC: Πρωτόκολλα Συμπεριφορά σταθμού στο πρωτόκολλο MACAW Γ A CTS B Δ E Ο είναι εκτός της εμβέλειας του Α και εντός της εμβέλειας του Β Ο δεν μπορεί να ακούσει το RTS από Α, αλλά ακούει το CTS από Β Από τη στιγμή που ακούει το CTS συμπεραίνει πως κάποιος σταθμός στην εμβέλεια του θα προσπαθήσει να: Λάβει πακέτο πληροφορίας Ο δεν πρέπει να παρεμβάλει με τη λήψη του πακέτου πληροφορίας Άρα ο δεν πρέπει να στείλει πακέτα μέσα στο διάστημα στο οποίο υποτίθεται ότι θα πρέπει να γίνει λήψη του πακέτου πληροφορίας Ο χρόνος που πρέπει να μείνει σιωπηλός ο προκύπτει από το μήκος του πακέτου δεδομένων δ (πληροφορία λ ί αυτή υπάρχει στο RTS/CTS)

88 MAC: Πρωτόκολλα Συμπεριφορά σταθμού Ε στο πρωτόκολλο MACAW Γ A RTS B Δ E Ο Ε είναι εντός της εμβέλειας του Α και του Β Ο Ε ακούει το RTS από Α και το CTS από το Β Ο Ε από τη στιγμή που αρχικά ακούει το RTS συμπεραίνει ότι κάποιος σταθμός στην εμβέλεια του θα προσπαθήσει να λάβει CTS και στείλει πακέτο πληροφορίας Στην συνέχεια, από τη στιγμή που ο Ε ακούει και το CTS συμπεραίνει ότι κάποιος σταθμός στην εμβέλεια του θα προσπαθήσει να λάβει πακέτο πληροφορίας Ο Ε θα πρέπει να μείνει σιωπηλός, ώστε να μην εμποδίσει τον Α από το να λάβει το CTS, και το Β από το να λάβει το πακέτο πληροφορίας

89 Συστήματα LAN: Ethernet Αρχιτεκτονική... Thick Thin Παχύ (thick) Ethernet Ομοαξονικό καλώδιο Καλώδιο 10Base5 10 Mbps, 500 meters Λεπτό (thin) Ethernet Ομοαξονικό καλώδιο Καλώδιο 10Base2 10 Mbps, 200 meters Καλωδίωση μέσω Hub Καλώδιο σύστροφου ζεύγους Καλώδια αντίστοιχα των τηλεφωνικών Καλώδιο 10BaseΤ

90 Συστήματα LAN: Ethernet Αρχιτεκτονική πρωτοκόλλων Επίπεδο δικτύου Πακέτο Επίπεδο Συνδέσμου Μετάδοσης Δεδομένων LLC MAC MAC LLC LLC Πακέτο Πακέτο MAC Φυσικό επίπεδο Δίκτυο Ιεραρχία πρωτοκόλλων Το πακέτο επιπέδου δικτύου Επίπεδο ικτύου (Network είναι τα δεδομένα του LLC Layer) Το πακέτο επιπέδου LLC είναι Επίπεδο Λογικής Ζεύξης τα δεδομένα του MAC εδομένων (Logical Link Control): IEEE Επίπεδο Λογικής Ζεύξης εδομένων (Medium Access Control): IEEE Φυσικό Επίπεδο (Physical Layer)

91 Συστήματα LAN: Ethernet ομή MAC πακέτου Διεύθυνση Διεύθυνση Άθροισμα Προοίμιο Τύπος Δεδομένα Συμπλήρωση Προορισμού Προέλευσης ελέγχου Πεδία πακέτου MAC IEEE Προοίμιο Preamble: Συγχρονισμός σταθμών ιεύθυνση Προορισμού Destination Address (DA): ιεύθυνση σταθμού που πρέπει να επεξεργαστεί πλαίσιο ιεύθυνση Προέλευσης Source Address (SA) : ιεύθυνση σταθμού που στέλνει πλαίσιο Τύπος: ιεργασία στην οποία πρέπει να παραδοθεί το πακέτο Συμπλήρωση Padding: Πρόσθετα bytes ώστε ο χρόνος μετάδοσης να είναι μεγαλύτερος του χρόνου στον οποίο μπορούν να διαπιστωθούν συγκρούσεις (2 * PROP) Άθροισμα Ελέγχου Checksum: Ενημερώνεται βάσει τεχνικής CRC