802.11e.html



802.11e - specyfikacja nad którą od 2001 roku pracuje Grupa Zadaniowa E projektu 802.11 międzynarodowej organizacji IEEE. Zatwierdzona w 2005 stała się standardem. Opisuje mechanizm przypisywania różnych priorytetów strumieniom danych przesyłanych przez sieć WLAN (zastosowanie QoS w sieciach bezprzewodowych). Poprzez zdefiniowane cztery klasy ruchu: głosowe, wideo, uprzywilejowane i przesyłane w tle (voice, video, best-effort oraz background), umożliwia dostosowanie jakości do specyficznych wymagań transmisji. Umożliwia bezkompromisowe wykorzystanie sieci bezprzewodowej aplikacjom wrażliwym na opóźnienia i wymagającym odpowiedniej przepustowości.

edytuj Podstawowe założenia

Sam mechanizm QoS to względnie stara technologia zaczerpnięta z sieci kablowych, dostępna na urządzeniach warstwy drugiej i trzeciej modelu ISO/OSI, jednak wdrożony do sieci bezprzewodowych musiał uporać się z trzema problemami:

Nośnik typu half-duplex. WLAN korzysta z współdzielonego nośnika typu half-duplex, podczas gdy w większości sieci przewodowych z QoS medium jest full-duplex. W rywalizacji o dostęp uczestniczą miedzy sobą klienty jak i punkt dostępowy.

Nakładanie się kanałów BSS (ang. cochannel overlap), które ma miejsce, gdy dwie lub więcej sąsiadujących sieci BSS 802.11 korzysta z tego samego kanału prowadzące do wystąpienia zakłóceń i spadku wydajności.

Ukryte węzły – czyli węzły znajdujące się w zasięgu punktu dostępowego AP, ale poza wzajemnym zasięgiem. Problem ten można rozwiązać poprzez komunikaty RTS/CTS (ang. request to send/clear to send). Jednak komunikaty te stosuje się w transmitowanych ramkach dopiero po zaistnieniu kolizji i odpowiednim odczekaniu. Wiąże się to z większymi opóźnieniami oraz zmniejszeniem wydajności.

W odpowiedzi na napotkane problemy przedstawione zostały dwa mechanizmy pozwalające uzyskać kontrolę jakości świadczonych usług:

edytuj EDCF

(Enchanced Distributed Coordination Function) znana także jako HCF w trybie z rywalizacją.

Aby obsługa QoS była możliwa, należało wprowadzić mechanizm klasyfikowania ruchu, następnie sklasyfikowane dane należy oznaczyć odpowiednimi wartościami QoS, by później można je było na tej podstawie rozróżnić i przywilejować. Sklasyfikowane i umieszczone w odpowiedniej kolejce dane enkapsulowane są w ramki. Aby możliwe było nadawanie priorytetów ramkom wśród urządzeń klienckich, które nie komunikują się ze sobą bezpośrednio EDCF wprowadza następujące pojęcia:

edytuj TXOP

możliwość transmisji (ang. transmission opportunity) - parametr określający okres w którym stacja może nadawać bez potrzeby rywalizacji o medium. W przeciwieństwie do podstawowej metody dostępu do nośnika DCF, w której każda ramka i towarzyszące jej potwierdzenie rywalizują o nośnik, poprzez zastosowanie TXOP w EDCF możliwe jest wysłanie wielu ramek i potwierdzeń bez potrzeby rywalizacji (o ile mieszczą się one w okresie TXOP).

edytuj AIFS

odstęp międzyramkowy (ang. arbitration interframe space) o rozmiarze zależnym od kategorii dostępu. Im wyższy priorytet ma stacja, tym jej AIFS jest krótszy. Im krótszy AIFS, tym większe szanse na uzyskanie pierwszeństwa do medium.

edytuj CW

okno rywalizacji (ang. contention window). Parametr ustawiany na kartach sieciowych stacji. Wykorzystywany przez algorytm losowych długości odczekiwania (ang. random bacoff) w trakcie okna rywalizacji bezczynności kanału, zanim stacja będzie mogła rozpocząć transmisje. Minimalna długość czekania to 0 szczelin czasowych. Maksymalna jest ruchomym pułapem z przedziału pomiędzy CW_min i CW_max. W EDCF różne klasy danych mogą mieć przypisane różne wartości CW, zwiększając tym samym szanse danych o wysokim priorytecie na umieszczenie w pierwszej kolejności w kanale.

edytuj DAC

rozproszona kontrola przyjmowania (ang. distributed admission control). QoS chroni ruch danych generowanych przez aplikacje o wysokim priorytecie przed ruchem danych aplikacji o niższym priorytecie. Jednak przepustowość kanału jest ograniczona. Oznacza to, że jeśli aplikacja wrażliwa na opóźnienia potrzebuje odpowiednią przepływność, to musi istnieć mechanizm czuwający nad zapewnieniem jej odpowiednich parametrów ruchu. W tym celu zastosowano mechanizm kontroli przyjmowania. W punkcie dostępowym stale monitorowane jest wykorzystanie kanału dla każdej kategorii dostępowej. Nieużywany procent nośnika - tzw. dostępny budżet (ang. available budget) jest rozgłaszany przez punkt dostępowy pozostałym węzłom sieci BSS w elemencie informacyjnym parametru QoS. Gdy budżet jest niewystarczający, zostaje zablokowana możliwość inicjowania nowych strumieni, zaś istniejącym węzłom nie wolno poszerzać parametru TXOP.

edytuj HCF

(Hybrid Coordination Function) w trybie z odpytywaniem przy dostępie.

edytuj Literatura

1. "Bezprzewodowe sieci LAN 802.11" Pejman Roshan, Jonathan Leary - ISBN 83-01-14858-6;
2. http://www.mwnl.snu.ac.kr/~schoi/publication/Conferences/02-EW.pdf;
3. http://standards.ieee.org/reading/ieee/std/lanman/restricted/802.11e-2005.pdf;