لايه واسط شبكه

1. لايهواسط شبكه • استاندارد شبکه های محلی بیسیم (IEEE 802.11 Wireless LAN) • مقدمه • حوزه های بیسیم • الگوریتم دسترسی به کانال • حالتهای عملکرد استاندارد 802.11 • توپولو.ژیهای شبکه بیسیم محلی • ساختار فریم مکانیزم آدرس دهی مکانیزم رومینگ مبحث مورد ارائه:

2. گروه های کاری استاندارد سازی در IEEE

3. مقدمه نویز برگرفته از عوامل طبیعی (انعکاس، پراکندگی، محو شدگی) پهنای باند محدود اشتراکی بودن طیف امواج مجوزهای فرکانسی پدیده تصرف جمع سیگنالهای هم فرکانس با توان متفاوت قیمت چالشهای محیط بیسیم

4. مقدمه بیسیم گسترده (WWAN) دسترسی به اینترنت پرسرعت بدون نیاز به کابل کشی، استاندارد 802.16 بیسیم محلی (WLAN) به دو صورت ارتباط با مرکز و ارتباط متعامل، استاندارد 802.11 بیسیم بین سیستمی یا شخصی (WPAN) ارتباط بین تجهیزات جانبی مختلف، استاندارد 802.15 غلبه بر آسیب پذیری ناشی از نویز، انعکاس، محوشدگی ارزانی تکنولوژی مدارات مجتمع ایجاد باندهای فرکانسی بدون جواز (ISM) غلبه بر پدیده تصرف باثابت نگهداشتن توان در برد کوتاه بهبود پهنای باند روشهای مدولاسیون جدید طیف گسترده حوزه های بیسیم

5. IEEE 802.11 – Wireless Lan : استاندارد شبكه‌هاي بي‌سيم • انتقال داده‌ها توسط ايستگاههاي متحرك (همانند كامپيوترهاي كيفي) در بُرد محدود ( در حدّ چند ده متر ) روي باند UHF • وجود تعدادي ايستگاه ثابت در محدودة پياده‌سازي چنين شبكه‌اي (‌ارتباط آنها نيز با ايستگاههاي متحرك بي‌سيم است.) • پهناي باند كانال بين يك تا دومگابيت بر ثانيه • توان انتقال ثابت و محدود ايستگاههاي متحرك ( يعني بُرد سيگنال تمام ايستگاهها يكسان است ) • به دليل پراكندگي تصادفي ايستگاهها ، فقط تعداد محدودي از ايستگاههاي متحرك در محدودهبرد يكديگر هستند. L1 L2 B D ِA C E پراكندگي اتفاقي ايستگاهها در شبكة بي‌سيم

6. مشکلات استفاده از دسترسی به کانال CSMA/CD • مشکل ایستگاه پنهان(Hidden Station) • محدودیت رنج ایستگاه ها مانع از تشخیص ارسال ایستگاه های دیگر میشود

7. مشکلات استفاده از دسترسی به کانال CSMA/CD • مشکل ایستگاه آشکار (Exposed Station) • تشخیص غیر صحیح، سیگنال ارسالی توسط همسایه به مقصد دیگر

8. نمودارهای زمانی

9. عمليات دست تكاني انجام عمليات دست تكاني قبل از ارسال روي كانال توسط ايستگاهها در استاندارد IEEE 802.11 ارسال فريم كوتاه RTS (Request To Send) 20 بايتي توسط ارسال كننده فريم در محدوده برد خود فريمRTS شامل : آدرس گيرنده، فرستنده و طول فريم ارسالي ارسال فريم CTSClear To Send)(در صورت آماده بودن گيرنده در پاسخ هر ايستگاهي كه سيگنال RTS را احساس مي كند به فرستنده نزديك است در نتيجه بايد به مدت كافي صبر كند تا CTS بدون تصادم به فرستنده برگردد. هر ايستگاهي كه CTS را مي‌شنود به گيرنده نزديك است و بايد به اندازة مدت انتقال فريم داده صبر كند تا انتقال فريم تمام شود. ( طول فريم در RTS و CTS به همة ايستگاهها اعلام مي‌شود)

10. ارسال فريم RTS از طرف ايستگاه A به B برگشت فريم CTS از طرف ايستگاه B به A

11. تبادل RTS/CTS (دست تکانی) C (همسایه A) با دریافت RTS تایمر داخلی به اندازه طول فریم را آغاز میکند D (همسایه B) با دریافت CTS تایمر داخلی به اندازه طول فریم را آغاز میکند تایمرها باهم برابر نیستند

12. قطعه کردن (Fragmentation) ارسال پیاپی قطعات داده (Fragment Burst) طول فریم بزرگتر به کارائی بهتر مینجامد طول فریم کوچکتر به خطاهای کوچکتر مینجامد راه حل: قطعه قطعه سازی داده به فریم های کوچکتر وارسال پیاپی بدون نیاز به دست تکانی نکته: روش ارسال قطعات: توقف و انتظار

13. حالت های عملکرد در WLAN • حالت عملکرد عبار ت از عملکرد زیرلایه MAC در دسترسی به کانال میباشد. • حالت توزیع شده بدون هماهنگ کننده مرکزی (Distributed Coordination Function) • هماهنگ کننده ای برای ایجاد . مدیریت روال دسترسی وجود ندارد • نیاز به پیروی ایستگاه ها از الگوریتمی برای پرهیز از برخورد • استفاده از الگوریتم CSMA/CA برای حل مشکلات ایستگاه های پنهان و آشکار

14. حالت های عملکرد در WLAN (2) • حال متمرکز مبنی بر ایستگاه ثابت (Point Coordination Function) • دارای مولفه ای سخت افزاری (Access Point) تعبیه شده در یک نقطه ثابت • مدیریت توان مصرفی ایستگاه های موبایل توسط AP انجام میشود • پشتیبانی اجباری از CSMA/CA • دسترسی مبتنی بر روش سرکشی (Polling) • استفاده از فریم کنترلی خاص (Beacon) بصورت منظم • پرس و جو از ایستگاه ها برای فریم مورد ارسال • پارامترهای قابل تنظیم: تعداد دفعات، ترتیب واولویت • امکان ارتباط بین ایستگاه ها در صورت نیاز باید باشد • در زمانبندی AP، برای CSMA/CA و ارسال فریم این نوع ارتباطات زمان وجود دارد

15. حالت عملکرد PCF • مدیریت توان • بخواب رفتن ایستگاه های موبایل در صورت عدم نیاز به یک سخت افزار • در اثنای عدم فعالیت ایستگاه، AP وظیفه دیافت و نگهداری فریم های رسیده را دارد • هر ایستگاه با اعلام به AP میتواند درخواست استراحت نماید، ایستگاه بصورت متناوب فعال شده و فریم های رسیده را چک میکند • نکته: مراحل دست تکانی (تبادل RTS/CTS) بین ایستگاه و AP برای اطلاع از حجم داده و دیگر عملیات صورت میگیرد

16. تلفیق دو حالت عملکرد • در یک شبکه WLAN وجود هردو حالت عملکرد (DCF/PCF) محتمل است، پس باید تمهیدی برای مدیریت کانال وجود داشته باشد • پس از ارسال فریم و تا شروع فریم بعدی، چهار بازه زمانی تعریف شده که همه ایستگاه ها ملزم به رعایت هستند • بازه های زمانی • SIFS: کوتاهترین زمان بلافاصله پس از آزاد شدن کانال، برای ارسال فریم های کوجک ولی مهم اختصاص دارد • PIFS: زمان برای تبادل اطلاعات بدون رقابت (Contention) مابین AP و ایستگاه ها، ارسال فریم های سرکشی و Beacon، عدم امکان فعالیت در مد DCFDIFS: با اعلام پایان PIFS توسط AP و برای شروع عملکرد DCF بروش رقابتی بین ایستگاه ها • EIFS: بعنوان آخرین اولویت زمانی و برای گزارش خطاهای احتمالی

17. توپولوژی شبکه های بیسیم محلی • درحالت کلی دو نوع توپولوژی برای شبکه های بیسیم وجود دارد • توپولوژی IBSS (Ad-Hoc) • ایستگاه ها در حالت عملکرد DCF قرار دارند، ارتباط نقطه-به-نقطه است، بدون مسیریاب یا سرور پیکربندی پویا • توپولوژی BSS (Infrastructure) • ایستگاه ها در مد PCF و توسط یک یا بیشتر AP مدیریت میشوند، امکان ارتباط با دیگر شبکه ها (مثلا اترنت) در سطح لایه پیوند داده • برای پشتیبانی از حرکت ایستگاه ها به خارج از محدوده پوشش AP، از توسعه ای بنام EBSS استفاده میشود. • EBSS: وجود APهای متعدد با همپوشانی جغرافیائی ، این APها باهم ارتباط فیزیکی و احتمالا لایه بالاتر دارند

18. IEEE 802.11 استاندارد • متغير‌بودن توپولوژي شبكه • انجام مسيريابي جهت برقراري ارتباط بين ايستگاههايي كه در محدوده برد يكديگر نيستند • وقوع تصادم درحين ارسال فريمهاي RTS و CTS