Mecanismo de Acesso ao Meio: Introdução



Documentos relacionados
A Subcamada MAC. Figura 1 - A Camada MAC

Treze razões pelas quais uma rede wireless é lenta

Nível de Enlace. Nível de Enlace. Serviços. Serviços oferecidos os nível de rede

Subcamada MAC. O Controle de Acesso ao Meio

Redes de Computadores II

Roteamento e Comutação

Exercícios de Revisão Redes de Computadores Edgard Jamhour. Nome dos Alunos

Métodos de Sincronização do Kernel

Subcamada de Controle de Acesso ao Meio. Prof. Leonardo Barreto Campos 1

TRANSMISSÃO DE DADOS

REDES DE COMPUTADORES E TELECOMUNICAÇÕES MÓDULO 12

Redes de Computadores

Redes Wireless. Padrão IEEE Redes Sem Fio (Wireless) 1

Gerenciamento da Integração (PMBoK 5ª ed.)

1. Explicando Roteamento um exemplo prático. Através da análise de uns exemplos simples será possível compreender como o roteamento funciona.

6LOWPAN E PROTOCOLOS PARA IOT EDGARD JAMHOUR

Autor: Tiago Lone Nível: Básico Criação: 19/12/2005 Última versão: 18/12/2006. PdP. Pesquisa e Desenvolvimento de Produtos

Cartilha Explicativa sobre o Software de Medição de Qualidade de Conexão (Serviço de Comunicação Multimídia)

Redes de Computadores_Marcelo Furtado Pratica 2- Qualidade de serviços

Camada de Transporte, protocolos TCP e UDP

Unidade 5: Sistemas de Representação

A Camada Física do Padrão IEEE

2 Controle de Congestionamento do TCP

LINEAR EQUIPAMENTOS RUA SÃO JORGE, TELEFONE : SÃO CAETANO DO SUL - SP - CEP:

Protocolo MiWi (Tradução parcial)

LINEAR EQUIPAMENTOS RUA SÃO JORGE, 267/269 - TELEFONE: (11) SÃO CAETANO DO SUL - SP - CEP:

Notas da Aula 6 - Fundamentos de Sistemas Operacionais

Redes de Computadores 1ª Colecção Exercícios diversos 2 de Novembro de 2006 Arquitecturas de comunicação, controlo de acesso ao meio

Sistemas Distribuídos

TÉCNICAS DE PROGRAMAÇÃO

Endereços de transporte TPDU. Nível de Rede Endereço de rede. Figura 1. Entidade de transporte

4. Protocolos Teóricos e Protocolos de Controlo de Ligação Protocolos ARQ; Especificação de Protocolos; Eficiência ARQ.

Redes de Computadores sem Fio

Prof. Marcelo de Sá Barbosa REDE DE COMPUTADORES

Transporte. Sua função é: Promover uma transferência de dados confiável e econômica entre máquina de origem e máquina de destino.

Bem-vindo ao tópico sobre administração de listas de preços.

Java Como Programar, 8/E

SISTEMA ARGOS ESPECIFICAÇÃO TÉCNICA FUNCIONAL E PROTOCOLO DE COMUNICAÇÃO DA UNIDADE DE MONITORAÇÃO

Sistema de Reserva de Laboratório Trabalho Semestral Versão 1.0

Redes e Conectividade

Sistemas de Telecomunicações I

MANUAL DE USO E CONFIGURAÇÃO DO SOFTWARE SUPERVISÓRIO. BETTA SSB net V 2.01

Guia de Atualização Release FoccoERP 3.16

Manual Corrigindo Erros de Conexão SQL Server. FullCopyConvert Data

O mecanismo de alocação da CPU para execução de processos constitui a base dos sistemas operacionais multiprogramados.

Lab 4 Análise de Pacotes utilizando o TCPDUMP

Fesp - Tópicos Avançados II - Token Ring 1/15 TOKEN -RING

Tipos Menos Comuns de Travamento de Sistema

Laboratório de Programação I

ADDRESS RESOLUTION PROTOCOL. Thiago de Almeida Correia

Redes Locais. Prof. Luiz Carlos B. Caixeta Ferreira

Comunicação entre processos (grupos) COMUNICAÇÃO ENTRE PROCESSOS Comunicação de grupo. Comunicação entre processos (grupos)

Mobilidade em Redes

Curso: Redes II (Heterogênea e Convergente) Tema da Aula: Controle de Congestionamento

Protocolo Ethernet e Dispositivos de Interconexão de LANs

Nota de Aplicação IHM 004

Fluxograma de Solução de Problemas de PPP

Redes de Computadores I

TransactionCentre - Módulo Client.exe Manual de Instalação

Manual do Painel Aceno Digital A3000/A Rua Porto Alegre, 212 Jd. Agari Cep: 86.

1 Problemas de transmissão

Proposta de uma abordagem para analisar métricas de QoS em redes pessoais sem fios: WPANs

Sistemas Operacionais. Prof. André Y. Kusumoto

Arquitetura de Rede de Computadores

1. Introdução. Avaliação de Usabilidade Página 1

Fundamentos de Teste de Software

Versão para atualização do Gerpos Retaguarda

BR DOT COM SISPON: MANUAL DO USUÁRIO

2. A influência do tamanho da palavra

MAC. Controle de acesso ao meio. Alocação estática e dinâmica. Tipos de transmissão. Controle de acesso ao meio. MAC Medium Access Control

Diretrizes para determinação de intervalos de comprovação para equipamentos de medição.

ANALISTA DE SISTEMAS - SUPORTE

O Tema Progresso e o Princípio de Gerenciar por Estágios. Palavras Chave: Estágios de Gerenciamento. Progresso. Controle. Projetos. PRINCE2.

Experiência 05: CONFIGURAÇÃO BÁSICA DE UMA REDE. Objetivo Geral Criar uma rede ponto-a-ponto com crossover e utiizando switch.

Manual do Usuário Balança SA-110

FERRAMENTA DIDÁTICA PARA DISCIPLINA DE ELETRÔNICA DIGITAL

Qualidade em Servicos de Rede Prof. Eduardo Maronas Monks Roteiro de Laboratorio Camada de Transporte Parte II

Arquitetura de Computadores. Tipos de Instruções

Comunicação de Dados

NORMA PARA CERTIFICAÇÃO E HOMOLOGAÇÃO DE TRANSMISSORES E TRANSCEPTORES MONOCANAIS ANALÓGICOS AM

Capacidade = 512 x 300 x x 2 x 5 = ,72 GB

REDES DE COMPUTADORES E TELECOMUNICAÇÕES MÓDULO 1

Concurso Público para provimento de cargo efetivo de Docentes. Edital 20/2015 CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO I Campus Rio Pomba

TRANSMISSÃO DE DADOS Prof. Ricardo Rodrigues Barcelar

INSTALAÇÃO DO FIREFOX E JAVA PORTÁVEL CUSTOMIZADO PELO TRT DA 13ª REGIÃO

Manual de Configuração e Operação

Resolução da lista de exercícios de casos de uso

Manual do Usuário. Protocolo

CAPÍTULO 25 COERÊNCIA REGULATÓRIA

MINISTÉRIO DA SAÚDE. Secretária de Gestão Estratégica e Participativa da Saúde SGEP. Coordenação de Desenvolvimento dos Sistemas de Saúde - CDESS

BACHARELADO EM SISTEMAS DE INFORMAÇÃO EaD UAB/UFSCar Sistemas de Informação - prof. Dr. Hélio Crestana Guardia

Transcrição:

Mecanismo de Acesso ao Meio: Introdução Como visto, dependendo da configuração de rede, uma rede 802.15.4 pode usar um dos dois mecanismos de acesso ao canal de rádio. Em uma rede com beacon habilitado, o mecanismo slotted CSMA-CA é utilizado pelo MAC para transmissões dentro da porção CAP do superframe; já em redes sem beacon, o método de acesso padrão ( unslotted CSMA-CA) é usado. Em ambos os casos, o algoritmo é implementado com base em unidades de tempo chamadas períodos de backoff (BP = Backoff Period). Um período de backoff é o tempo necessário para se transmitir 20 símbolos ou 4 x 20 = 80 bits, se a rede utilizar o modo de operação da camada física em 2.4GHz. O tamanho de uma unidade do período de backoff é dado pelo parâmetro aunitbackoffperiod. O CSMA-CA deve ser usado antes da transmissão de quadros de dados (data frames) ou de quadros de comando (command frames) transmitidos dentro do CAP, a menos que o quadro possa ser rapidamente transmitido após o acknowledgment de um quadro de comando de data request. O CSMA-CA não deve ser usado na transmissão de quadros beacon em uma rede beacon-enabled, de quadros de acknowledgment (nesse caso, muda-se apenas o modo de operação de RX para TX e transmite-se imediatamente o Ack) ou quadros de dados transmitidos dentro do CFP. O funcionamento nesses dois métodos é o seguinte. Quando um dispositivo deseja transmitir em uma rede com beacon desabilitado, ele primeiro verifica se um outro dispositivo está transmitindo no mesmo canal. Se assim for, ele espera por um período aleatório (isto é, realiza o procedimento de backoff) ou indica uma falha de transmissão depois de alguns tentativas sem sucesso. Como mencionado, quadros de Ack que estejam confirmando uma transmissão anterior não usam o mecanismo CSMA-CA uma vez que eles são enviados imediatamente após o pacote anterior recebido (ou seja, o nó que recebeu o pacote simplesmente executa o procedimento de troca de recepção para transmissão e envia imediatamente a confirmação). Já em uma rede com beacon habilitado, qualquer dispositivo que pretenda transmitir durante o período de contenção espera pelo início do próximo slot de tempo e, então, determina se um outro dispositivo está transmitindo no mesmo slot. Se um outro já está transmitindo, o dispositivo recua por um número aleatório de slots ou então indica uma falha na transmissão depois de algumas tentativas. No slotted CSMA-CA, as fronteiras dos períodos de backoff de cada dispositivo da PAN devem estar alinhadas com as fronteiras dos slots do superframe do coordenador PAN, isto é, o início do primeiro período de backoff de cada dispositivo é alinhado com o início da transmissão do beacon. A subcamada MAC deve assegurar que a camada física inicie todas as suas transmissões no limite de um período de backoff. No unslotted CSMA-CA, os períodos de backoff de um dispositivo não estão relacionados no tempo aos períodos de backoff de qualquer outro dispositivo da PAN. Mecanismo de Acesso ao Meio: os Parâmetros da MAC PIB Como visto, no modo de operação com beacon desabilitado, o padrão IEEE 802.15.4 utiliza a técnica unslotted CSMA/CA para controle de acesso ao meio. Em tal técnica, uma transmissão se inicia com a espera por um tempo aleatório de períodos de backoff entre 0 e 2 BE - 1, onde BE = Backoff Exponential, podendo BE assumir um valor entre 3 (macminbe) e 5 (macmaxbe). O parâmetro macminbe é uma constante cujo intervalo de valores está entre 0 e macmaxbe, com valor default igual a 3. Por sua vez, o intervalo de macmaxbe é de 3 a 8, com valor default igual a 5. Logo, macminbe pode assumir valores entre 0 e 8, com valor default 3. Uma vez que o tempo selecionado expira, o nó verifica se o canal está disponível para transmissão,

procedimento denominado de Clear Channel Assessment (CCA). Esse procedimento é executado no tempo de 8 símbolos. Se o canal estiver ocupado, o nó incrementa BE (limitado a macmaxbe) e repete o processo de espera. O limite de tentativas de acesso ao canal é determinado por macmaxcsmabackoffs (4 tentativas, por default). Se, após essas tentativas, o nó não conseguir ter acesso ao canal, é declarada uma falha de acesso ao canal. Se o canal estiver livre, executa-se o procedimento de troca de modo do rádio de recepção para transmissão e transmite-se o pacote. O tempo de execução da troca de modo do rádio é de 12 símbolos. Na transmissão de um pacote, pode ser solicitada a confirmação de recebimento (ACK - acknowledgement). O procedimento de acesso ao canal não é realizado para envio do ACK, ou seja, o nó que recebeu o pacote simplesmente executa a troca de recepção para transmissão e envia imediatamente a confirmação. Se ocorrer uma falha na recepção do ACK, o nó que enviou o pacote tentará transmiti-lo novamente, após a espera de um macackwaitduration (54 símbolos no modo 2.4GHz). É declarada uma falha de transmissão por colisão se o reconhecimento não for recebido após um número de tentativas determinado por macmaxframeretries (3 tentativas por default). Verifica-se que as características do unslotted CSMA/CA tornam a rede mais susceptível a colisões e incita uma maior disputa pela utilização do meio do que em modos que utilizam beacons para sincronização. Além disso, dispositivos IEEE 802.15.4 operando em unslotted CSMA/CA deixam de escutar o canal durante a inversão do rádio, havendo riscos de colisões. Estas colisões podem ocorrer no início da transmissão de um pacote ou na transmissão do pacote de reconhecimento. Como apresentado na Figura 8, o tempo de verificação de atividade no canal somado ao tempo de inversão de rádio é de 20 símbolos. A colisão no início da transmissão ocorre se outro dispositivo iniciar o procedimento de CCA durante os 12 primeiros símbolos deste processo, pois, se isto ocorrer, o procedimento de CCA será completado com o canal ainda livre. Figura 8 Colisão no início da transmissão Uma colisão na transmissão do pacote ACK é exemplificada na Figura 9. Como a duração de um CCA (8 símbolos) é inferior ao tempo de inversão do rádio (12 símbolos), existe uma janela de colisão de 4 símbolos. Assim, se um nó iniciar o procedimento de CCA nesta janela para transmissão de um ACK, ocorrerá uma colisão.

Figura 9 Colisão durante a transmissão do quadro ACK Um outra situação de colisão é mostrada na Figura 10. Figura 10 Outro exemplo de colisão Acesso ao Meio: Batery Life Extension Em aplicações com baixas taxas de dados, a atividade associada ao monitoramento resulta em um ciclo de trabalho ( duty cycle ) pequeno, com consumo de energia mais reduzido. Entretanto, em cenários de altas taxas de dados, em que longos períodos de monitoramento (polling) são necessários, existe um consumo de energia muito mais acentuado. O IEEE 802.15.4 suporta um modo de operação denominado "Life Batery Extension (BLE), em que o parâmetro Backoff Expoent (BE) do CSMA-CA é limitado ao intervalo 0-2, permitindo reduzir muito o ciclo de trabalho em aplicações de baixo tráfego. No entanto, em condições de redes densas, este modo pode resultar em uma taxa de colisões excessiva. Mecanismo de Acesso ao Meio: o Algoritmo Slotted CSMA/CA O algoritmo slotted CSMA/CA também tem a sua operação baseada nos períodos de backoff (BP - Backoff Periods). O algoritmo depende fundamentalmente de três variáveis: 1. O Backoff Exponent (BE), parâmetro que está relacionado a quantos períodos de backoff o dispositivo deve esperar antes de tentar acessar o canal; 2. A Contention Window (CW), que representa o tamanho da janela de contenção medida em número de períodos de backoff durante o qual o canal deve ser sentido inativo antes dele ser efetivamente acessado pelo dispositivo, e 3. O Number of Backoff (NB), que representa o número tentativas de acesso ao canal.

A Figura 11 apresenta o fluxograma do CSMA/CA em suas versões slotted e unslotted. Figura 11 O Método de Acesso CSMA/CA Primeiramente, o Number of Backoff e a Contention Window são inicializados com os valores NB = 0 e CW = 2. Em redes unslotted ou em redes slotted nas quais o campo do superframe Battery Life Extension (BLE) é igual a 0, BE deve ser inicalizado com o valor macminbe (default = 3). Em redes slotted nas quais o campo Battery Life Extension = 1, BE deve ser inicializado com o menor valor entre 2 e macminbe. Note que se macminbe for igual a zero, a característica de collision avoidance do algoritmo ficará desabilitada durante a primeira iteração.

Em seguida, o algoritmo inicia um contador de número randômico de períodos de backoff (BP Backoff Periods), uniformemente gerado entre 0 e 2 BE 1. O contador deve se iniciar na fronteira do BP para garantir sincronismo. Quando os períodos de backoff expiram, o algoritmo executa a operação CCA nos limites dos BPs para avaliar a atividade do canal. Se o canal estiver ocupado, CW é reinicializado para CW ini = 2, e os parâmetros número de tentativas de acesso ao canal (NB) e expoente de backoff (BE) são incrementados, observando-se que BE não deve exceder macmaxbe. Se o número máximo de backoffs é alcançado (ou seja, se NB = macmaxcsmabackoffs = 5), o algoritmo informa uma falha para a camada acima; caso contrário, a operação de backoff é reiniciada. Na verdade, o protocolo permite um número de tentativas depois de cada fracasso, que corresponde ao valor do parâmetro amaxframeretries (valor default = 3). Uma vez que o canal estiver ocioso, CW é decrementado. A operação CCA é repetida se CW for diferente de 0. Se o canal é sentido novamente como inativo, o nó tenta transmitir desde que o restante do BPs no atual CAP seja suficiente para transmitir o quadro e o reconhecimento subseqüente. Caso contrário, o CCA e o quadro de transmissão são ambos deferidos para o próximo superframe. Isto é chamado de deferência de CCA. Mediante isso, em redes com quadros de sinalização para sincronismo, o mecanismo slotted CSMA/CA deve ser criteriosamente avaliado, uma vez que seu comportamento é afetado por seus parâmetros de inicialização, quais sejam: (i) o mínimo backoff exponent (macminbe); (ii) o máximo backoff exponent (amaxbe); o (iii) valor inicial do CW (Cwinit); e (iv) o número de máximo de backoffs (macmaxcsmabackoffs). Resumo. In CAP, each node performs the CSMA/CA algorithm before transmitting data frame or MAC command frame. Each device maintains three parameters: the number of backoff (NB), contention window (CW), and backoff exponent (BE). NB denotes the required NB while attempting to transmit data; CW denotes the number of backoff periods that need to be clear before committing transmission; and BE denotes how many backoff periods a device need to wait before trying to access the channel. The initial value of NB, CW, and BE are equal to 0, 2, and macminbe, respectively, where macminbe is equal to 3. In the located boundary of the next CAP backoff period, a device takes delay for random backoff between 0 and 2 BE 1 unit backoff period (UBP), where UBP is equal to 20 symbols (or 80 bits). A device performs clear channel assessment (CCA) to make sure whether the channel is idle or busy, when the number of random backoff periods is decreased to 0. The value of CW will be decreased by one if the channel is idle; and the second CCA will be performed if the value of CW is not equal to 0. If the value of CW is equal to 0, it means that the channel is idle after twice CCA; then a device is committed the data transmission. However, if the CCA is busy, the value of CW will reset to 2; the value of NB is increased by 1; and the value of BE is increased by 1 up to the maximum BE (macmaxbe), where the value macmaxbe is equal to 5. The device will repeatedly take random delay if the value of NB is less than the value of macmaxcsmabackoff, where the value of macmaxcsmabackoff is equal to 4; and the transmission attempt is decided to be failure if the value of NB is greater than the value of macmaxcsmabackoff.