Bilgisayar Ağı-Mobil İnternet Teknolojisi
Kablosuz yerel alan ağı
Kablosuz yerel alan ağının bileşimi
IEEE 802.11
IEEE 802.11, sabit altyapılı kablosuz yerel alan ağları için uluslararası bir standarttır. Basitçe ifade etmek gerekirse, 802.11 kablosuz Ethernet standardıdır:
- Kullanır Yıldız topolojisi , Kimin merkezi denir Erişim noktası AP (Erişim noktası)
- o MAC katmanında CSMA / CA protokolünü kullanın
802.11 serisi protokolünü kullanan herhangi bir yerel alan ağına aynı zamanda Kablosuz internet (Wireless-Fidelity).
- Temel bir hizmet seti BSS, bir Baz istasyonu (erişim noktası AP) ile Birkaç mobil istasyon , BSS içindeki tüm istasyonlar doğrudan iletişim kurabilir, ancak BSS dışındaki istasyonlarla iletişim kurarken BSS'nin baz istasyonundan geçmeleri gerekir.
- Ağ yöneticisi bir AP kurduğunda, 32 baytlık bir AP ayırması gerekir. Hizmet kümesi tanımlayıcı SSID Ve bir kanal.
- Temel bir hizmet seti izole edilebilir veya bir erişim noktası AP aracılığıyla birine bağlanabilir Omurga dağıtım sistemi DS (Dağıtım Sistemi) ve ardından başka bir temel hizmet kümesine bağlanarak Genişletilmiş servis seti ESS (Genişletilmiş Servis Seti).
- ESS de geçebilir Portal (portal) Kablosuz kullanıcılar için 802.11 olmayan kablosuz LAN'a (Örneğin, kablolu İnternete erişim). Portalın rolü bir Köprü .
İlişkilendirme yap
Bir mobil istasyon bir temel servis seti BSS'ye katılmak isterse, önce bir erişim noktası AP seçmeli ve bu erişim noktasıyla iletişim kurmalıdır. İlişkilendirme yap (bağlantı).
Yalnızca ilişkili AP, bu mobil istasyona veri çerçeveleri gönderebilir ve bu mobil istasyon, yalnızca ilişkili AP aracılığıyla diğer istasyonlara veri çerçeveleri gönderebilir.
Bir mobil istasyon ile bir AP arasında bir ilişki kurmanın iki yöntemi vardır:
- Pasif tarama
- Erişim istasyonunu almayı bekleyen mobil istasyon İşaret çerçevesi (işaret çerçevesi).
- İşaret çerçevesi birkaç sistem parametresi içerir (hizmet seti tanımlayıcısı SSID ve desteklenen hız, vb. Gibi).
- Aktif tarama
- Mobil istasyon Prob istek çerçevesi (araştırma isteği çerçevesi) ve ardından Prob yanıt çerçevesi (prob yanıt çerçevesi).
Sıcak nokta
Hepimiz hotspot'lara aşinayız, bunlar aynı zamanda genellikle halka ücretsiz veya ücretli olarak ofislerde ve fast food restoranlarında sunulan kablosuz erişim noktalarıdır.
Birçok erişim noktası ve erişim noktası tarafından bağlanan alana denir Sıcak bölge (sıcak bölge).
Şimdi de ortaya çıktı Kablosuz İnternet Servis Sağlayıcısı WISP (Kablosuz İnternet Servis Sağlayıcısı) bu terim. Kullanıcılar WISP'e kablosuz kanallar üzerinden erişebilir ve ardından kablosuz kanallar üzerinden İnternet'e erişebilir.
Mobil geçici ağ
Kendi kendini organize eden ağ Sabit altyapı olmadan kablosuz LAN (yani AP yok) .
Bu tür bir ağ, bazılarından oluşur Eşitlikte mobil istasyon Karşılıklı iletişim ile oluşturulan geçici ağ, mobil paket radyo ağı olarak da adlandırılır.
Kablosuz Sensör Ağı WSN
Kablosuz Sensör Ağı WSN (Kablosuz Sensör Ağı) Evet Kablosuz iletişim teknolojisi aracılığıyla çok sayıda sensör düğümünden oluşan özel ağ .
Kablosuz sensör ağlarının ana uygulama alanları çeşitli IoT (Nesnelerin interneti)
802.11 LAN'ın MAC katman protokolü
Kablosuz LAN yalnızca CSMA / CD protokolünü kullanamaz. Bunun iki ana nedeni vardır:
- "Çarpışma algılama", bir istasyonun kendi verilerini gönderirken kanalı sürekli olarak kontrol etmesini gerektirir, ancak Alınan sinyal gücü genellikle iletilen sinyal gücünden çok daha azdır , Kablosuz LAN ekipmanında bu tür bir işlevi gerçekleştirmek için Çok harcamak .
- Çarpışma algılama işlevi uygulanabilse ve veri gönderilirken kanalın boşta olduğu tespit edilse bile, alıcı uç Hala olası çarpışmalar .
Kablosuz LAN "çarpışma algılama" kullandığında ortaya çıkabilecek "gizli istasyon sorunu" ve "açığa çıkan istasyon sorunu":
Bu nedenle, WLAN iyileştirilmiş CSMA / CA sözleşmesi , Çarpışma önleme CA (Çarpışma Önleme) işlevini artırdı. Aynı zamanda kullanımını artırın Anlaşmayı beklemeyi bırak .
802.11 MAC katmanı
MAC katman geçişi Koordinasyon işlevi Temel servis seti BSS'deki mobil istasyonu belirlemek için Ne zaman veri gönderebilir veya alabilirim .
MAC katmanı iki alt katmana ayrılmıştır: Çekişmesiz hizmet için nokta koordinasyon fonksiyonu PCF ile Çekişme hizmeti için dağıtılmış koordinasyon işlevi DCF (Bu, uygulanması gereken bir işlevdir).
DCF alt katmanı, her düğümde CSMA mekanizmasını kullanır Dağıtılmış erişim algoritması , Her istasyona Kanal için yarışarak gönderme hakkını alın .
Çerçeveler arası alan IFS
Tüm istasyonların gönderimi tamamlandıktan sonra, çerçeveyi göndermek isteyen istasyon göndermeden önce kısa bir süre beklemelidir (izlemeye devam etmelidir). Bu süre toplu olarak " IFS (Çerçeveler Arası Uzay) ".
- Çerçeveler arası aralığın uzunluğu, istasyonun göndermek istediği çerçeve türüne bağlıdır: yüksek öncelikli çerçeveler daha kısa bekleme süresi gerektirir ve öncelikli iletim haklarını alabilir.
SIFS Yani, kısa çerçeveler arası aralık, uzunluk 28s, ayırmak için kullanılan en kısa çerçeveler arası aralıktır. Bir sohbete ait çerçeveler . Bir istasyon bu süre içinde gönderme modundan alma moduna geçebilmelidir.
DIFS Yani, dağıtılmış koordinasyon fonksiyonunun çerçeveler arası aralığı, SIFS'nin çerçeveler arası aralığından çok daha uzun ve uzunluk 128 s'dir. DIFS genellikle veri çerçevelerini ve yönetim çerçevelerini göndermek için kullanılır.
CSMA / CA sözleşmesi
Önce aşağıdaki kavramları anlayın:
Çakışma penceresi
Kanal meşgul durumdan boş duruma geçtiğinde, herhangi bir istasyon bir veri çerçevesi göndermek istediğinde, yalnızca bir DIFS aralığı beklemekle kalmamalı, aynı zamanda Çakışma penceresi , kullan İkili üstel geri çekilme algoritması, rastgele geri çekilme süresini hesaplar Kanala tekrar erişmeyi denemek için.
Ağ dağıtım vektör NAV
Ağ tahsis vektörü (NAV), kanalın boş bir duruma aktarılabilmesi için veri çerçevesinin bu iletimini tamamlamak için ne kadar zaman geçmesi gerektiğini belirtir.
Bir istasyon " süresi "Field, kendi ağ NAV'nizi ayarlayın.
İkili Üstel Geri Yükleme Algoritması
İ-inci geri çekilme için 2 ^ (2 + i) zaman aralığından biri rastgele seçilir.
Geri çekilme algoritmasının gerekli olmadığı durumlar:
- Kanalın boşta olduğu tespit edildi ve bu veri çerçevesi gönderilecek ilk veri çerçevesidir.
Buna ek olarak, tüm vakaların geri çekilme algoritmasını kullanması gerekir:
- İlk kareyi göndermeden önce kanalın meşgul olduğu tespit edildi
- Her yeniden iletim
- Her başarılı gönderimden sonra
CSMA / CA algoritması özeti:
(1) site ise Başlangıçta gönderilecek veriler var (Başarısız iletimden sonra yeniden iletim yapmak yerine) ve kanalın boşta olduğunu tespit etmek, DIFS bekleme süresi Bundan sonra tüm veri çerçevesi gönderilir.
(2) Aksi takdirde site, CSMA / CA protokolünün geri çekilme algoritmasını uygular. Kanalın meşgul olduğunu algıladığında geri çekilme zamanlayıcısı donar. Kanal ücretsiz olduğu sürece geri sayım sayacı geri sayar.
(3) Geri çekilme zamanlayıcı süresi sıfıra düştüğünde (kanal şu anda yalnızca boşta olabilir), istasyon tüm çerçeveyi gönderir ve onay için bekler.
(4) Gönderen istasyon onayı alırsa, gönderilen çerçevenin hedef istasyon tarafından doğru şekilde alındığını bilir. Bu anda ikinci kareyi göndermek istiyorsanız, yukarıdaki adımdan (2) başlamalı, CSMA / CA protokolünün geri çekilme algoritmasını çalıştırmalı ve rastgele bir geri çekilme süresi seçmelisiniz. Kaynak istasyon onay çerçevesini belirtilen süre içinde ACK onay çerçevesini almazsa (bu süre yeniden iletim zamanlayıcısı tarafından kontrol edilir), onay alınana kadar bu çerçeveyi yeniden iletmelidir (erişim kanalı için tekrar rekabet etmek için CSMA / CA protokolünü kullanarak) , Ya da birkaç başarısız yeniden iletimden sonra göndermeyi bırakın.
Kanal rezervasyonu
Gizli istasyonların neden olduğu çarpışma sorununu daha iyi çözmek için 802.11, Kanalın veri göndermesi için kanal ayırmak üzere RTS (Gönderme İsteği) çerçevesini ve CTS (Göndermeyi Temizle) çerçevesini kullanın .
RTS çerçevelerinin ve CTS çerçevelerinin kullanılması, tüm ağın iletişim verimliliğini azaltacaktır. Ancak veri çerçevesiyle karşılaştırıldığında, ek yük büyük değil.
Aksine, böyle bir kontrol çerçevesi kullanılmazsa, bir çarpışma meydana geldiğinde ve veri çerçevesi yeniden iletildiğinde, daha fazla zaman harcanır.
802.11 LAN'ın MAC çerçevesi
802.11 veri çerçevelerinin en özel özellikleri şunlardır: Dört adres alanı var . Ad hoc ağlar için adres 4 kullanıldığında, sadece ilk üç adresi tartışıyoruz.
İster aynı BSS'deki istasyonlar arasında iletişim olsun, ister bir yönlendirici aracılığıyla diğer BSS'lerdeki istasyonlarla iletişim olsun, veri çerçeveleri gereklidir AP tarafından yönlendirildi .
AP'ye AP adresinden 1 Adres 2 Adres 3 Adres 401 Hedef Adres AP Adresine Kaynak Adres-10 AP Adresinden Kaynak Adres Hedef Adres-
Kablosuz Kişisel Alan Ağı WPAN
Kablosuz Kişisel Alan Ağı WPAN (Kablosuz Kişisel Alan Ağı), kişisel iş yerinde kişisel kullanıma ait elektronik ekipmanı kullanmaktır. kablosuz teknoloji onları bağla Kendi kendini organize eden ağ , Erişim noktası AP kullanmaya gerek yok.
Tüm ağın kapsama alanı yaklaşık 10 metredir.
En iyi bildiğimiz WPAN uygulaması, 1994 yılında Ericsson tarafından başlatıldı. Bluetooth sistemi Standardı IEEE 802.15.1'dir.
Mobil IP
Mobil IP (Mobil IP) İzin Ver Bilgisayar başka bir konuma taşındığında, yine de orijinal IP adresini korur .
çözülmesi gereken sorunlar:
Kullanıcının hareket kabiliyetini üst ağ uygulamasına göre şeffaf hale getirin.
- Fiziksel katman ve veri bağlantı katmanından bağımsız
- Dolaşım ve geçiş desteği
- Sabit kullanıcılar tarafından kullanılan İnternet ve iletişim protokolleriyle uyumlu
Mobil IP çözümü
Her mobil kullanıcının kullanmasına izin verin İki IP adresi :
- Kalıcı adres (veya ev adresi)
- Kimlik olarak
- Bakım adresi
- Mobil ana bilgisayarın mevcut konumuna göre sürekli değişen
temel kavram
Mobil istasyon A bir tane olmalıdır daimi Adres ,veya Ev Adresi (ev adresi), başlangıçta bağlı olduğu ağ aranır Ev ağı (ev ağı). Ev ağında kullanılan proxy, Ev acentesi (ev acentesi).
A mobil istasyonu başka bir konuma hareket ettiğinde, bağlı ağ aranır Ağ ziyaret edildi (ziyaret edilen ağ) veya Yabancı ağ (yabancı ağ). Ziyaret edilen ağda kullanılan proxy, Yabancı ajan (yabancı ajan). Ziyaret edilen ağda mobil istasyon A için oluşturulan geçici adres denir Bakım adresi (geçici adres).
B tarafından A'ya gönderilen datagram, A tarafından gönderilir Ev acentesi Yakalandı (yalnızca A, ev ağını terk ettiğinde, ev sunucusu A'ya gönderilen datagramı engelleyebilir).
İlişkilendirme aracısı Aları zaten bildiğinden Bakım adresi (Bunun hakkında daha sonra konuşacağım), böylece ev sunucusu B tarafından gönderilen datagramı işler. Yeniden paketleme , Yeni verikatarının hedef adresi, A'nın geçerli geçici adresidir. Yeni kapsüllenmiş datagram ziyaret edilen ağa gönderilir Yabancı ajan . Burada kullanılan, tünelleme teknolojisi veya IP-in-IP'dir.
Ziyaret edilen ağdaki yabancı ajan, alınan kapsüllenmiş datagramı işler Paketi aç , B tarafından gönderilen orijinal verikatarını çıkarın ve ardından A mobil istasyonuna yönlendirme . Bu datagramın hedef adresi A'nın kalıcı adresidir. A, B tarafından gönderilen orijinal verikatarını aldıktan sonra, B'nin IP adresini de alır.
Eğer A şimdi B'ye bir datagram göndermek istiyorsa, durum nispeten basittir. A hala kendi kullanıyor daimi Adres Datagram olarak kaynak adresi , B'nin IP adresini datagramın hedef adresi olarak kullanın. Bu datagramın A'nın ev acentesi aracılığıyla iletilmesine gerek yok.
Bu çalışma şekline " Dolaylı yönlendirme ".
Ancak, dolaylı yönlendirme mevcut olabilir " Üçgen yönlendirme sorunu ": Yani, gönderen istasyon B'nin mevcut konumu ve mobil istasyon A çok yakınsa, o zaman B- > Ev Danışmanı > A Yolu görece verimsiz görünüyor.
Bu nedenle, "dolaylı yönlendirme" nin aksine, " Doğrudan yönlendirme "
Muhabir B bir tane oluştursun Muhabir acente (muhabir temsilci), muhabir temsilcinin ev sunucusuna mobil istasyonun Bakım adresi . sonra Muhabir acente, tünelleme teknolojisini kullanarak datagramı ziyaret edilen ağın yabancı temsilcisine gönderir. Ve son olarak, yabancı ajan veri paketini açacak ve mobil istasyona iletecektir. Ancak bu, artan karmaşıklık pahasına gelir.
A mobil istasyonundan Bnin muhabir temsilcisi Ev acentesi A'nın dolaştığı ziyaret edilen ağ N1'i alın Yabancı ajan . Koyduk Mobil istasyonun ilk kez dolaştığı ziyaret edilen ağın yabancı temsilcisi Aranan Yabancı ajan (yabancı ajanı çapa).
Muhabir temsilci, B tarafından A'ya gönderilen datagramı yeniden kapsülleyerek A'nın çapa yabancı temsilcisine gönderir.
Çapa yabancı aracı, paketlenmemiş datagramı A'ya gönderir.
A, ziyaret edilen başka bir ağ N2'ye geçer.
Görüşülen ağ N2'ye A Yeni yabancı ajan Kayıt ol.
Yeni yabancı temsilci, istasyonun yabancı acentesine A'nın yeni gönderim adresini bildirir.
Çapa yabancı aracı, A'ya gönderilen kapsüllenmiş verikatarını aldığında, A'nın Yeni geçici adres, datagramı yeniden paketler , Ve sonra ziyaret edilen ağ N2'deki yeni yabancı ajana gönderildi. Paketi açtıktan sonra A mobil istasyonuna iletilir.
Aynı şekilde, mobil istasyon başka bir ağa dolaşırsa, bu ağın yabancı ajanı, ankraj yabancı ajanının gelecekte A'ya gönderilen datagramı iletebilmesi için yine de ankraj yabancı ajan ile iletişim kuracaktır.
