Diverse

802.11e pentru QoS

802.11e pentru QoS

Tehnologia Wi-Fi bazată pe standardul 802.11 este acum răspândită în utilizarea sa. Nu numai că este utilizat pentru a oferi funcționalitate LAN fără fir reală (WLAN), dar este, de asemenea, utilizat pe scară largă pentru a furniza conectivitate mobilă localizată în ceea ce privește „hotspoturile”. Sunt disponibile o varietate de arome IEEE 802.11: 802.11a, 802.11b, 802.11g, iar aceste standarde diferite oferă viteze de transfer de date diferite și funcționează pe benzi diferite.

Una dintre deficiențele majore pentru dezvoltarea aplicațiilor pentru Wi-Fi este că nu este posibil să se aloce calitatea de serviciu necesară pentru aplicația respectivă. Acum, cu IEEE 802.11e, problema calității serviciului sau QoS este rezolvată.


Nevoia de QoS

Problema calității serviciului, QoS pe 802.11 Wi-Fi este de o importanță deosebită în unele aplicații și, în consecință, 802.11e o abordează. Pentru aplicații de navigare, cum ar fi navigarea pe internet a trimiterii de e-mailuri, întârzierile în primirea răspunsurilor sau trimiterea datelor nu au un impact major. Rezultă descărcări lente sau mici întârzieri în trimiterea e-mailurilor. Deși poate avea o mică supărare pentru utilizator, nu există un impact operațional real asupra serviciului oferit. Cu toate acestea, pentru aplicații precum transmisia vocală sau video, cum ar fi Voice over IP, VoIP, există un impact mult mai mare și acest lucru creează o nevoie mult mai mare de 802.11e. Întârzierile, jitter-ul și pachetele lipsă duc la pierderea datelor de către sistem, iar calitatea serviciului devine slabă. În consecință, pentru aceste aplicații sensibile la timp este necesar să se poată stabili prioritatea traficului. Acest lucru se poate face numai prin alocarea unui nivel de prioritate de serviciu pachetelor trimise, iar acum toate acestea sunt abordate de standardul IEEE 802.11e.


Stratul MAC

Modul în care datele sunt transmise și controlate are un impact major asupra modului în care se realizează QoS. Acest lucru este determinat în mare măsură de modul în care funcționează stratul Control acces mediu (MAC). În 802.11 există două opțiuni pentru stratul MAC. Primul este o schemă de control centralizat care este denumită funcția de coordonare punctuală (PCF), iar a doua este o abordare bazată pe litigii numită Funcția de coordonare distribuită (DCF). Dintre acești câțiva producători de cipuri și echipamente au implementat PCF și industria pare să fi adoptat abordarea DCF.

Modul PCF acceptă într-o oarecare măsură fluxurile de trafic sensibile la timp. Punctele de acces fără fir trimit periodic cadre de semnalizare pentru a comunica gestionarea și identificarea rețelei care este specifică WLAN-ului respectiv. Între trimiterea acestor cadre, PCF împarte intervalul de timp într-o perioadă liberă de conflict și o perioadă de conflict. Dacă PCF este activat pe stația de la distanță, acesta poate transmite date în timpul perioadelor de votare fără conflict. Cu toate acestea, principalul motiv pentru care această abordare nu a fost adoptată pe scară largă este că timpii de transmisie nu sunt previzibili.

Cealaltă schemă, DCF folosește o schemă numită Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA / CA). În cadrul acestei scheme, stratul MAC trimite instrucțiuni pentru ca receptorul să caute alți transportatori care transmit. Dacă nu vede niciunul, atunci își trimite pachetul după un anumit interval și așteaptă o confirmare. Dacă nu este primit, știe că pachetul nu a fost primit cu succes. Apoi așteaptă un anumit interval de timp și, de asemenea, verifică canalul înainte de a reîncerca să trimită pachetul de date.

În termeni mai exacți, transmițătorul folosește o varietate de metode pentru a determina dacă canalul este utilizat, pentru a monitoriza activitatea în căutarea de semnale reale și, de asemenea, pentru a stabili dacă se pot aștepta semnale. Acest lucru poate fi realizat deoarece fiecare pachet care este transmis include o valoare care indică durata de timp pe care stația de transmisie se așteaptă să o ocupe canalul. Acest lucru este observat de orice stații care primesc semnalul și numai atunci când a expirat acest timp pot lua în considerare transmiterea.

Odată ce canalul pare să fie inactiv, stația de transmisie potențială trebuie să aștepte o perioadă egală cu DCF Inter-Frame Space (DIFS). Dacă canalul a fost activ, trebuie să aștepte mai întâi un timp format din DIFS plus un număr aleatoriu de timpi de întârziere. Acest lucru este pentru a se asigura că, dacă două stații așteaptă să transmită, atunci ele nu transmit ambele împreună și apoi transmit în mod repetat împreună.

Pentru aceasta se folosește un timp cunoscut sub numele de fereastră de contenție (CW). Acesta este un număr aleatoriu de sloturi back-off. Dacă un transmițător care intenționează să transmită simte că canalul devine activ, acesta trebuie să aștepte până când acesta devine liber, așteptând o perioadă aleatorie pentru ca canalul să fie liber, dar de această dată permițând un CW mai lung.

În timp ce sistemul funcționează bine în prevenirea transmiterii de stații împreună, rezultatul utilizării acestui sistem de acces este că, dacă nivelul de utilizare a rețelei este ridicat, atunci timpul necesar transferului de date crește. Astfel, sistemul pare să devină mai lent pentru utilizatori. Având în vedere acest lucru, WLAN-urile nu pot furniza un QoS adecvat în forma lor actuală pentru sistemele în care este necesar transferul de date în timp real.


Vă prezentăm QoS

Problema poate fi soluționată prin introducerea în sistem a unui identificator QoS de calitate a serviciului. În acest fel, acele aplicații în care este necesară o calitate înaltă a serviciului își pot marca transmisiile și pot avea prioritate față de transmisiile care transportă date care nu necesită transmisie și răspuns imediat. În acest fel, nivelul de întârziere și fluctuație de date precum cel utilizat pentru VoIP și video poate fi redus.

Pentru a introduce identificatorul QoS, a fost necesar să se dezvolte un nou strat MAC și acest lucru a fost întreprins în conformitate cu standardul IEEE 802.11e. În acest sens, traficului i se atribuie un nivel de prioritate înainte de transmisie. Acestea sunt denumite niveluri de prioritate utilizator (UP) și există opt în total. După ce a făcut acest lucru, emițătorul acordă prioritate tuturor datelor pe care trebuie să le aștepte pentru a fi trimise atribuindu-i una dintre cele patru categorii de acces (AC).

Pentru a realiza funcțiile necesare, stratul MAC re-dezvoltat preia aspecte atât ale DCF, cât și al PCF din alternativele de strat MAC anterioare și este denumit Funcția de coordonare hibridă (HCF). În aceasta, elementele modificate ale DCF sunt denumite acces îmbunătățit la canal distribuit (EDCA), în timp ce elementele PCF sunt denumite acces la canal controlat HCF (HCCA).


EDCA

Dintre acestea, EDCA oferă un mecanism prin care traficul poate fi prioritizat, dar rămâne un sistem bazat pe litigii și, prin urmare, nu poate garanta o calitate QoS. Având în vedere acest lucru, este încă posibil ca emițătoarele cu date de o importanță mai scăzută să preîntâmpine datele de la un alt transmițător cu date de o importanță mai mare.

Atunci când se utilizează EDCA, a fost introdusă o nouă clasă de spațiu interframe denumită Arbitration Inter Frame Space (AIFS). Aceasta este aleasă astfel încât, cu cât mesajul este cu prioritate mai mare, cu atât AIFS este mai scurt și asociat cu acesta există, de asemenea, o fereastră mai scurtă de contestare. Transmițătorul câștigă apoi accesul la canal în mod normal, dar, având în vedere AIFS mai scurte și fereastra de contenție mai scurtă, acest lucru înseamnă că cu atât este mai mare șansa ca acesta să aibă acces la canal. Deși, statistic, un mesaj cu prioritate mai mare va câștiga de obicei canalul, acest lucru nu va fi întotdeauna cazul.


HCCA

HCCA adoptă o tehnică diferită, utilizând un mecanism de sondare. În consecință, poate oferi garanții cu privire la nivelul de serviciu pe care îl poate furniza, oferind astfel un adevărat nivel de calitate a serviciului. Folosind acest lucru, emițătorul poate obține acces la un canal radio pentru un anumit număr de pachete și numai după ce acestea au fost trimise, canalul este eliberat.

Stația de control care este în mod normal punctul de acces este cunoscută sub numele de coordonator hibrid (HC). Preia controlul canalului. Deși are un IFS, are ceea ce se numește IFS de coordonare punctuală. Deoarece acest lucru este mai scurt decât DIFS-urile menționate anterior, va câștiga întotdeauna controlul canalului. Odată ce a preluat controlul, sondează toate stațiile sau emițătoarele din rețea. Pentru a face acest lucru, transmite un cadru special care indică începutul sondajului și va interoga fiecare stație la rândul său pentru a determina cea mai mare prioritate. Apoi va permite transmițătorului cu date cu cea mai mare prioritate să transmită, deși va avea ca rezultat întârzieri mai lungi pentru traficul care are o prioritate mai mică.

Subiecte de conectivitate wireless și prin cablu:
Noțiuni de bază despre comunicații mobile 2G GSM3G UMTS4G LTE5GWiFiIEEE 802.15.4 Telefoane fără fir DECT NFC - Comunicare în câmp aproape Fundamentele de rețea Ce este CloudEthernetDate serialeUSBSigFoxLoRaVoIPSDNNFVSD-WAN
Reveniți la Conectivitate wireless și cablată