Estabelecimento de um enlace IEEE 802.11 ponto-a-ponto de alta vazão

Introdução

Nas redes de computadores o CSMA/CA (Carrier sense multiple access with collision avoidance), desenvolvido pelo Random Acess Protocol, é o método utilizado no acesso ao meio em redes sem fio definido pela norma IEEE 802.11. Implementa um acesso visando reduzir a chance de colisões. Em uma rede wireless, não é possível detectar colisões, quando uma transmissão é iniciada não pode ser bloqueada. Todo quadro transmitido deve ser reconhecido com um quadro de controle ACK. Caso não haja confirmação, é feita uma retransmissão, porém antes o MAC espera um tempo aleatório denominado Backoff (recuo) o qual é definido pela Janela de Contenção (CW). Além disso, utiliza de IFS (intervalos entre quadros) que é um tempo mínimo que uma estação deve esperar antes de transmitir. Esse método é eficiente quando há várias estações, em uma rede, querendo transmitir simultaneamente. Portanto o desempenho da rede irá variar em função de CW e número máximo de estágios de Backoff. Isso faz com que o meio de transmissão torne-se ocupado mais tempo com quadros de controle e não com quadros de dados, sabendo que não é possível “escutar” o meio e transmitir ao mesmo tempo.

Em um enlace ponto a ponto (PTP) de grande distância, por exemplo, a utilização do CSMA/CA, diminuiria o desempenho da rede, em função dos mecanismos de prevenção de colisão que são utilizados.

Outro tipo de MAC seria o Channel Partitioning Protocols que utiliza as técnicas de TDM ou FDM para particionar a largura de banda de um canal entre todos os nodos que compartilham esse mesmo canal.

Podemos encontrar vários protocolos proprietários que aumentam o desempenho da rede, eliminam ou alteram técnicas do CSMA/CA ou utilizam o particionam o canal para cada estação da rede, porém são protocolos criados do “zero”. Nosso objetivo é justamente criar um novo MAC utilizando o CSMA/CA, entretanto alterando e adicionando alguns recursos que melhorariam o aproveitamento do meio, aumentando a vazão em um enlace ponto a ponto em uma transmissão sem fio.

Para isso, uma das estratégias que adotaremos será uma das variações do protocolo Taking-turns que seria o Polling Protocol. Nessa variação um dos nodos é designado Master (mestre) e outro nodo Slave (escravo) onde o Master “convida” (poll) o Slave para transmitir certa quantidade de quadros. O Polling protocol possui uma maior eficiência comparado com Random Acess Protocol (adota o CSMA/CA), pois como o objetivo é para um link PTP, não necessitaríamos dos mecanismos de prevenção de colisão e o transmissor não precisaria de um quadro de confirmação de pacote (ACK), pelo fato de que cada nodo terá um tempo “x” para transmitir, eliminando assim, espaços vazios e colisões que poderiam acontecer.

O método de acesso ao canal seria através do EDCA. Desenvolvido pelo padrão IEEE 802.11e, para melhorar o serviço fornecido pelo DCF (acesso ao meio com contenção). Neste, faz uso de um QoS priorizado através de categorias de acesso (AC) com prioridades diferentes, diferenciando-o do DCF. No nosso caso, não haverá diferença nas prioridades, pois haverá somente dois nodos e cada um terá o mesmo tempo máximo de transmissão definido pelo mestre. O que poderíamos utilizar do EDCA seria o TxOP (oportunidade de acesso) onde a estação teria um intervalo de tempo máximo para transmitir a maior quantidade de pacotes possível, AIFS (intervalos entre quadros) reduzido e definir um CW igual a zero onde não haveria o tempo de backoff.

Criaremos então um novo MAC que explore esses recursos e seja determinístico, prevendo quanto tempo pode levar até iniciar a transmissão de um quadro e a utilização do meio de transmissão pelos nodos da rede, tendo em mente um melhor aproveitamento.

Objetivos

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