Протоколы беспроводных локальных сетей

Одним из первых протоколов разработанных для беспроводных локальных сетей был протокол MACA (Multiple Access with Collision Avoidance)

Идея: по инициативе отправителя получатель передает короткий кадр, чтобы окружающие станции могли услышать эту передачу и воздержаться от действий в эфире хотя бы на время передачи большого информационного кадра. В общем случае это организовано следующим образом:

Пусть станция A хочет передать станции В информационный кадр. Станция А посылает станции В т.н. кадр RTS (Request To Send). Кадр RTS длиной 30 байт, как правило, содержит длину кадра данных, который будет следовать за ним. Станция В отвечает кадром CTS (Clear To Send). Кадр CTS тоже содержит длину информационного кадра, скопированного из кадра RTS. Приняв кадр CTS станция А начинает передачу. Любая станция, которая слушает передачу, хранит молчание.

Возможны некоторые проблемы. Станции которые слышат кадр CTS воздерживаются от передачи до тех пор пока станция В не примет кадр длина которого указана в CTS. Станция С находится в зоне действия А, но не входит в зону действия станции В. Она слышит кадр RTS но не слышит кадр CTS. Т.к. она не слышит кадр CTS, она может начать передачу, когда будет передаваться информационный кадр. Станция D не слышит кадр RTS, но слышит кадр CTS. Станция D должна воздерживаться от каких-либо действий в эфире до тех пор, пока будет передаваться информационный кадр. Если вдруг станции B и C одновременно посылают кадр RTS станции A, то будет коллизия, кадра CTS не будет в установленный срок. Будет повторная передача кадра RTS.

Применить протокол CSMA с целью прослушивания эфира и определения, когда он свободен, нельзя в силу того, что взаимодействие в эфире осуществляется не на приемнике, а на передатчике.

Пример: пусть имеется 4 станции. Мощность передатчиков такова, что влиять друг на друга могут только станции A и B, C и B, C с B и D.

1. Пусть станция A передает станции B. Если станция C опрашивает канал, то она не будет слышать станцию A, т.к. она расположена далеко от станции С. В этом случае станция C может сделать неверный вывод, что канал свободен и начнет передавать. В этом случае на приемнике B кадры смешаются станций A и A – будет коллизия.
   Если одна станция не слышит возможного конкурента, то эту проблему часто называют проблемой скрытой станции.
2. Пусть станция B передает станции А. Станция C слышит передачу и может ошибочно принять решение, что она не может передавать станции D. На самом деле передача от станции C к станции D создала бы помеху только на участке В-С, где в данный момент ничего не передается.
   Данную ситуацию называют проблемой засвеченной станции.

Протокол CSMA может сообщить об активности вокруг станции, опрашивающей канал, т.к. в случае передачи по проводу сигналы достигают всех станций. В случае радиосвязи радиус приема-передачи ограничен небольшими зонами. Одновременно могут передавать несколько станций, если они находятся далеко друг от друга.

Следующим протоколом для беспроводных локальных сетей стал протокол MACAW (MACA for Wireless). В нем использовалось несколько новых идей

1. Был введен кадр подтверждения ACK. Кадр ACK отсылался пользователям на каждый принятый кадр.
2. Алгоритм выдержки времени повторной передачи ввязывался не со случайной величиной, а с парой случайных величин, относящихся к источнику и к приемнику. Включался механизм обмена информацией между станциями о перегрузке сети.

Стандартом беспроводных сетей является IEEE 802.11.

Стандартом определены три типа кадра:

1. Информационный;
2. Служебный;
3. Управляющий;

Все кадры имеют заголовки, используемые уровнем MAC.