Beine i mobilne mree Osnovni elementi jedne beine mree prikazani su na slici 1. Njihove funkcije i uloge u okviru mree su sledei: beini host-ovi kao i kod oienih mrea, host-ovi su krajnji uredjaji koji izvravaju aplikaciju. Beini host-ovi mogu biti laptop-ovi, palmtop-ovi, PDA-ovi, telefoni, ili desktop raunari. Sami po sebi host-ovi mogu, ali i ne moraju biti mobilni beini putevi host se povezuje sa baznom stanicom ili drugim beinim host-om preko beine komunikacione veze. Razliite tehnologije beinih veza karakteriu se razliitim brzinama prenosa kao i razliitim dometom prenosa. Na slici 2 prikazane su karakteristike standarda najpopularnijih beinih veza.

Slika 1 Elementi beine mree

Slika 2 Karakteristike veze kod tipinih beinih mrenih standarda bazna stanica (BS) - kljuni je gradivni blok beine mrene infrastrukture. Nasuprot beinim host-ovima i beinim putevima (vezama), BS nema svoj jasno izdiferenciran ekvivalenat (tzv. pandan uredjaj) kod oienih veza. BS je zaduena za predaju i prijem podataka (tj. paketa) ka ili od beinog host-a, kao i za koordinisanu predaju podataka veem broju beinih host-ova koji su pridrueni BS-u. Kada se kae da je beini host pridruen baznoj stanici tada to znai: (1) host se nalazi u komunikacionom dometu BS-a; i (2) host koristi BS da bi prosledio/primio podatke ka/od neke mree. Take pristupa (Access Points) kod 802.11 beinog LAN-a su tipini primeri BS-ova. AP-ovi ne kontroliu samo pristup medijumu nego deluju i kao mostovi ka drugim beinim i oienim mreama. Na slici 3 prikazana je struktura jedne vee mree koju ine tri AP-a, tri beine mree, i jedna oiena mrea.

Slika 3 Primer od tri infrastrukturno-baziranih beinih mrea BS (alternativno nazvana AP) se najee povezuje sa nekom veom mreom (kakve su Internet, javne telefonske mree, i td.), pa shodno tome i funkcionie kao spona na nivou veze OSI-ISO modela izmedju beinog host-a i ostatka sveta sa kojim taj host komunicira. Za host-ove koji su pridrueni baznoj stanici esto kaemo da rade u infrastrukturnom reimu rada (infrastructure mode) jer svi tradicionalni mreni servisi (dodela adresa i rutiranje) se

obezbedjuju od strane mree na koju je taj host povezan preko BS-a (tj, AP-a, za sluaj sa slike 3). Kod ad-hoc mrea, beini host-ovi ne koriste infrastrukturu da bi se povezali. Svaki vor moe direktno da komunicira sa drugim vorovima, tako da nije potrebno da postoje AP-ovi koji e, ako je potrebno, kontrolisati pristup medijumu. Na slici 4 prikazane su dve ad-hoc mree, svaka sa po tri vora. vorovi u okviru ad-hoc mree mogu jedino komunicirati ako se medjusobno nalaze u istom radio dometu. U odsustvu infrastrukture, host-ovi kod ad-hoc mree moraju sami po sebi da obezbede usluge tipa rutiranje, dodela adresa, transliranje tipa DNS, i td. Zbog prethodno pomenutih funkcija, treba posebno naglasiti da je sloenost vora kod ad-hoc mree znatno vea od vora kod infrastrukturno bazirane beine mree.

Slika 4 Primer dve ad-hoc beine mree Kada jedan mobilni host predje iz oblasti pokrivanja jedne BS u oblast koju pokriva druga BS, tada on promeni svoju taku pridruivanja (pristupa) u odnosu na veu mreu. Ovaj proces se naziva handoff. Ovakva mobilnost radja vei broj problema. Kao prvo, ako je host pokretan, postavlja se pitanje na koji nain se odredjuje njegova tekua pozicija u mrei tako da se podaci mogu proslediti mobilnom host-u? Kao drugo, na koji nain se vri adresiranje, ako host moe da se nadje u jednu od mnogo moguih lokacija? Ako se host premeta u toku TCP konekcije (ili telefonskog poziva kod GSM-a) tada se ponovo pitamo na koji nain se obavlja rutiranje podataka, a da pri tome ne dodje do prekida veze? Ova i mnoga druga pitanja ine da beino i mobilno umreavanje predstavlja jedno izuzetna i izazovna oblast rada. Karakteristike beinih mrea Neka je data jedna oiena LAN kakva je ona prikazana na slici 5.

Slika 5 LAN koji pokriva dve beine mree koje su preko switch-a povezane na oieni Ethernet Zamenimo sada neku oienu Ethernet mreu sa beinom mreom tipa IEEE 802.11. Da bi ovo uradili neophodno je da sve iane mrene kartice, koje su instalirane u svakom od hostPC-ova, zamenimo beinim karticama, a na mesto Ethernet switch-a treba postaviti BS (tj. AP). To znai da prelazak sa ianog na beini prenos se svodi na promene koje se odnose do nivoa-veze ISO-OSI modela komuniciranja. Svi nivoi poev od mrenog pa navie ostae nepromenjeni u oba sluaja. Ukaimo sada na najvanije razlike koje postoje izmedju ianih i beinih veza: 1. slabljenje - jaina elektromagnetnog polja slabi nakon prolaska talasa kroz neku sredinu, kao na primer zid. ta vie i u slobodnom prostoru dolazi do disperzije radio talasa, a to dovodi do slabljenja signala. Ovaj efakat se naziva path-loss. Takodje do slabljenja signala na prijemnoj starni dolazi i kada se rastojanje izmedju predajnika i prijemnika poveava. 2. interferencija od drugih izvora - ako dva izvora radio signala emituju u istom frekventnom opsegu tada dolazi do medjusobne interferencije. Tako na primer beini telefon i beini LAN 802.11 rade u istom frekventnom opsegu od 2.4 GHz. Zbog toga za oekivati je da ako oba sistema rade istovremeno tada i oba nee raditi dobro, prvenstveno zbog medjusobne interferencije. Pored toga usled smetnji od drugih izvora, kakve su recimo smetnje od motora ili mikrotalasnih pei, moe doi do indukcije elektromegnetnog uma, a to e takodje rezultirati do pojave interferencije. 3. propagacija du vie razliitih puteva (multipath propagation)- javlja se kada se deo elektromagnetnih talasa reflektuje od objekata ili zemlje, pri emu duine puteva talasa od predajnika do prijemnika su razliiti. Pokretni objekti izmedju predajnika i prijemnika mogu uzrokovati multipath propagation koja je promenljiva sa vremenom. Multipath propagation zbog uticaja refleksije talasa od jonosfere ili drugih objekata moe da dovede do pojave fadding-a, tj privremenog gubitka signala na prijemnoj strani. Na osnovu prethodne diskusije jasno je da su beine komunikacije daleko nepouzdanije od ianih. Zbog toga, kod 802.11 protokola koristi se ne samo mona CRC tehnika za

otkrivanje greaka u prenosu, nego i ARQ protokol na nivou-veze kojim se zahteva kompletna retransmisija puruka u sluaju kada dodje do greke u prenosu. 802.11 Beini LAN-ovi U toku devedesetih godina prolog veka razvijen je veliki broj novih tehnologija i doneen vei broj standarda koji se odnosi na beine LAN-ove. Ipak ini se da je najire prihvaen standard bio IEEE 802.11 beini LAN, alternativno pozant i kao Wi-Fi. Postoji nekoliko 802.11 standarda za beinu LAN tehnologiju, ukljuujui 802.11b, 802.11a, 802.11g i dr. Na slici 6 prikazane su glavne karakteristike prethodno pomenuta tri standarda. standard frekventni opseg brzina prenosa 802.11b 2.4 2.485 GHz do 11 Mbps 802.11a 5.1 5.8 GHz do 54 Mbps 802.11g 2.4 2.485 GHz do 54 Mbps Slika 6 Standardi kod IEEE 802.11 Tekue na tritu preovladjuju LAN-ovi bazirani na standardu 802.11b, ali u skoroj budunosti oekuje se zanaajan razvoj i na polju standarda 802.11a kao i 802.11g. Sva tri standarda koriste isti protokol za pristup medijumu, CSMA-CA. Kod sva tri standarda smanjenjem brzine prenosa mogue je ostvariti prenos na vee daljine, a takodje svi oni podravaju infrastrukturni i ad-hoc reim rada. Glavne razlike se ogledaju u fizikom nivou. 802.11b beini LAN-ovi koriste brzinu prenosa od 11 Mbps, to je sasvim zadovoljavajua brzina za veliki broj mrea ili DSL Internet pristup (DSL- Digital Subscriber Line- digitalna pretplatnika petlja: Naziv za telekomunikacionu tehnologiju u kojoj parice namenjene za prenos klasinog telefonskog signala (izmedju pretplatnika i krajnje centrale) se koriste za prenos digitalnih signala velikim protokom). 802.11b radi u nelicenciranom frekventnom opsegu od 2.4 2.485 GHz, koji se takodje koristi od strane beinih mobilnih telefona i mikrotalasnih pei koje rade na frekvenciji od 2.4 GHz. Beini LAN-ovi mogu da rade i sa znatno veim brzinama prenosa (protoka), ali i pri viim frekvencijama, kao na primer 802.11a. No rastojanja u prenosu su tada kraa, a smetnje usled multipath propagacije vee. Sistemska arhitektura kod 802.11 Kao to smo ve naglasili, beine mree koriste sledee dve osnovne sistemske arhitekture: infrastrukturno bazirane, i ad-hoc. Na slici 7 prikazane su komponente jedne IEEE 802.11 infrastrukturno-bazirane LAN. Nekoliko vorova nazvanih stanice (Stations- STAi), povezano je na take pristupa (APAccess Points), alternativno nazvane bazne stanice. Stanice predstavljaju terminali koji poseduju mehanizme pristupa ka beinom medijumu i ostvaruju radio-kontakt sa AP-om. Osnovni gradivni blok arhitekture 802.11 je BSS (Basic Service Set). BSS moe da sadri jednu ili vei broj STA-ova i jednu AP. Sve STA i AP koje koriste isti radio-kanal formiraju BSSi. Kao to se vidi sa slike 7 BSS1 i BSS2 povezane su u distribucioni sistem. Distribucioni sistem povezuje nekoliko BSS-ova preko AP-ova, pa se na taj nain formira mrea. Ilustracije radi na slici 7 prikazano je kako se dva AP-a, dva BSS-a nazvanih BSS1 i BBS2, povezuju na spreni (mreni) uredjaj tipa hub ili switch, a zatim dalje na Internet. Mrea se sada naziva ESS (Extended Service Set) i ima svoj sopstveni identifikator ESSID. ESSID predstavlja ime mree, a koristi se za identifikaciju razliitih mrea. Distributivni sistem povezuje beine

mree preko AP-ova sa portalom (hub ili switch na slici 5) koji predstavlja spreni blok sa drugim LAN-ovima.

Slika 7 Arhitektura arhitekturno-bazirane 802.11 LAN, distribucioni sistem Arhitektura distribucionog sistema (mogu da ine nekoliko LAN-ova povezanih preko mostova, beinih LAN-ova ili drugih mrea) se dalje ne specificira od strane 802.11, ali se distribuirani servisi specificiraju standardom 802.11f. Stanice mogu da biraju AP kojoj mogu da se pridrue. AP-ovi podravaju roaming (promena take pristupa), dok distribucioni sistem je zaduen za manipulacije pri prenosu podataka izmedju razliitih AP-ova. AP-ovi pruaju podrku: i) odravanju sinhronizacije izmedju BSS-ova; ii) power-management-u; i iii) kontroli pristupa medijumu radi podrke rada vremensko-ogranienim (kritinim) servisima. IEEE 802.11 takodje podrava formiranje ad-hoc mrea izmedju STA-a, tj. formiranje jedne ili vie nezavisnih BSS-ova nazvanih IBSS (Independent BSS), vidi sliku 8. U ovom sluaju, IBSS ini grupu stanica koje koriste istu radio frekvenciju. Tako na primer stanice STA1, STA2 i STA3 pripadaju grupi IBSS1, a ST4 i ST5 grupi IBSS2. To znai da STA3 moe direktno da komunicira sa STA2, ali ne i sa STA5.

Slika 8 Arhitektura IEEE 802.11 ad-hoc beinih LAN-ova IEEE 802.11 ne specificira bilo kakav specijalni vor koji podrava rutiranje, dalje prosledjivanje podataka, ili promenu informacije o topologiji kao na primer to je to sluaj sa beinim mreama tipa Bluetooth ili Hiperlan 1. Protokol arhitektura Protokoli koji su specifino definisani za LAN, MAN i WAN prenos, zadueni su za prenos blokova podataka preko mree. Sa aspekta OSI referentnog modela komuniciranja, vii nivoi protokola (nivoi od 3 do 7) nezavisni su od mrene arhitekture i mogu se primeniti na sve LAN, MAN i WAN mree. Zbog ove injenice diskusija o LAN protokolima ukljuujui i beine LAN-ove, koja sledi u daljem tekstu, prvenstveno e se odnositi samo na nie nivoe OSI modela, dok nivoi od 3 do 7 su identuni kako za iane tako i beine mree. Na slici 9 prikazan je odnos koji vai izmedju IEEE 802 i OSI referentnog modela, a tie se svih LAN, MAN i WAN mrea.

Slika 9 Nivoi IEEE 802 referentnog modela u odnosu na OSI referentni model Na osnovu slike 9 uoavamo da najnii nivo IEEE 802 referentnog modela odgovara fizikom nivou OSI modela, i obavlja funkcije koje se odnose na: kodiranje i dekodiranje signala generisanje preambula / reavanje problema koji se tiu sinhronizacije predaja / prijem bitova Pored toga, fiziki nivo kod 802 modela ukljuuje i specifikacije koje se odnose na prenosni medijum i topologiju mree. U optem sluaju, za ove detalje mnogi strunjaci iz oblasti raunarskih mrea smatraju da pripadaju nivou koji se nalazi ispod najnieg nivoa OSI modela. Ipak ako se eli jedno kompletno sagledavanje stvari tada detalji koji se odnose na izbor prenosnog medijuma kao i izbor topologije predstavljaju kritine stavke kod projektovanja LAN-ova pa ih kao takve treba ukljuiti , tj. bolje sagledati, jo u fazi specifikacije medijuma. Kada su u pitanju beini LAN-ovi o ovim detaljima bie vie rei pomenuto u sekciji Fiziki interfejs. Kao to se vidi sa slike 9 iznad fizikog nivoa funkcije koje obezbedjuju servise LAN korisnicima su sledee: a) u toku predaje- vri se asembliranje podataka u okvire. Svaki okvir prati adresno polje za detekciju greaka u prenosu podataka b) u toku prijema- disasembliraju se oikviri, prepoznaju adrese i detektuju greke u prenosu ako postoje c) regulie se pristup LAN-ovom prenosnom medijumu d) ostvaruje se sprega- sa viim nivoima i kontrolie se tok podataka i greke koje mogu nastati (za sluaj da se ne prime svi paketi ili da je neki okvir primljen sa grekom) Nabrojane funkcije od a) do d) svojstvene su nivou 2 OSI modela. Kada je u pitanju model 802, skup funkcija koje se odnose na stavku d) se obino pridruuje LLC-ovom (Logical Link

Control) nivou, dok se funkcije definisane stavkama a), b) i c) tretiraju kao poseban nivo koji se naziva MAC (Media Access Control). Razdvajanje LLC i MAC nivoa je izvreno iz sledeih razloga: logika koja je potrebna da se upravlja pristupom nad deljivim medijumom ne sree se kod tradicionalnog upravljanja na nivou 2 OSI modela, tj. na nivouveze (link control level) za isti LLC postoje po nekoliko MAC opcija Na slici 10 prikazan je medjusobni odnos izmedju nivoa i arhitekture kod modela 802.

Slika 10 Protokoli kod IEEE 802 Kako je to prikazano na slici 10 IP nivo predaje podatke LLC-u. LLC pridruuje upravljaku informaciju kao zaglavlje i formira LLC-ov PDU koji se predaje prema MAC-u. MAC nivo pridruuje informaciju na poetku i na kraju paketa i formira MAC okvir. Upravljaka informacija okvira je potrebna za rad MAC protokola. Nivovska protokol arhitektura Na slici 5 prikazan je najei scenario: Povezivanje beinog 802.11 LAN-a na komutirani 802.3 Ethernet koje je ostvareno preko mosta/komutatora (bridge/switch-a). Takodje jedna praktina implementacija AP-a je prikazana na slici 11.

Slika 11 Arhitektura protokola 802.11, praktina implementacija Kod tipine aplikacije (slika 5) vei broj laptop-ova se povezuje preko WLAN-a na backbone (kimu) ianog LAN-a. U svakom laptop-u instalirana je kartica kojom se ostvaruje beina veza, a taka povezivanja sa backbone-om je AP. Sa svoje strane i AP ima karticu koja obezbedjuje povezivanja sa beinim LAN-on i portalom. Na slici 11 prikazana je ova praktina veza. Kartice u laptop-u i AP uredjaju podravaju MAC i PHY nivoe standarda 802.11. Ostatak AP uredjaja deluje kao most i konvertuje protokol 802.11 u MAC i PHY nivoe backbone-a DS-a koji je tipino IEEE 802.3 Ethernet LAN. Laptop-ovi koji se povezuju na LAN preko AP-a mogu da komuniciraju sa drugim uredjajima, kakvi su server sa slike 11. Obino se ESS (Extended Service Set) formira instaliranjem veeg broja AP-ova na razliitim lokacijama backbone-a didtribuiranog sistema (DS-a) ime se eli ostvariti vea pokrivenost neke oblasti. Na slici 12 prikazane su celine protokol stack-a standarda IEEE 802.11. Sa ciljem da se specifikacije procesa uine lakim definicije standardnih MAC i PHY nivoa kod IEEE 802 se razbijaju na druge podnivoe. U konkretnom sluajuMAC nivo se deli na sledee celine: n MAC podnivo n MAC management podnivo

Slika 12 Celine protokola IEEE 802.11 (Ova slika da se vidi !!!!!!) MAC podnivo je zaduen da obezbedi: mehanizam pristupa, fragmentaciju i asembliranje paketa. MAC layer management podnivo odgovorno je za: n roaming kod ESS-a, n power managemant-om, n upravljenje procesom za udruivanje (association), razdrivanje (dissaciation) i reasocijaciju kod upravljanja procesom koji se odnosi na registraciju kod konektiranja. PHY se deli na sledea tri podnivoa: n PHY Layer Convergence Protocol (PLCP) zaduen je za generisanje nosioca (carrier sensing assesment) i formiranje pakete za razliite PHY nivoe. n PHY Medium Dependent Protocol (PMD) specificira modulaciju i tehniku kodiranja za signalizaciju sa medijumom n PHY Layer Management odluuje o podeenosti kanala na razliite opcije za svaki PHY nivo. Pored toga 802.11 specificira i Station managemant podnivo koji je odgovoran za koordinaciju i interakciju izmedju MAC i PHY nivoa.

Fiziki nivo kod IEEE 802.11 IEEE 802.11 podrava tri razliita fizika nivoa: jedan nivo se zasniva na infra-crvenom prenosu, a druga dva na radio prenosu, prvenstveno u ISM (Industrial, Scientific, Medical) opsegu od 2.4 GHz koji je dostupan svuda u svetu (slika13).

2.4 GHz HFSS 1 Mbps 2 Mbps

2.4 GHz DSSS 1 Mbps 2 Mbps

IR 1Mbps 2 Mbps

5 GHz OFDM 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 Mbps

2 4 GHz DSSS 5.5 Mbps 11 Mbps

Slika 13 PHY nivo kod protokola IEEE 802.11Napomena: FHSS- Frequency Hopping Spread Spectrum; DSSS Direct Sequence Spread Spectrum; OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing

Kao to se vidi sa slike 13 sledea tri fizika medijuma su definisana u originalnom standardu 802.11: n DSSS koji radi u 2.4 GHz ISM-ovom opsegu, sa brzinama od 1 Mbps ili 2 Mbps. n HFSS koji radi u 2.4 GHz ISM-ovom opsegu, sa brzinama od 1 Mbps ili 2 Mbps. n Infra-crveni (Infra Red IR) koji radi sa brzinama od 1 Mbps i 2 Mbps, i talasnim duinama od 850 nm do 950 nm. Na slici 14 sumirani su kljuni detalji koji se odnose za sva tri tipa prenosa.

Slika 14 Specifikacije fizikog nivoa kod 802.11 Format MAC okvira MAC nivo prima blok podataka od LLC nivoa i odgovoran je za obavljanje funkcija koje se tiu se pristupa medijumu i transformisanju podataka. Kakav je sluaj i sa drugim protokol nivoima, tako i MAC implementira pomenute funkcije formirajui MAC okvir. Tana forma MAC okvira razlikuje se od verzije MAC protokola koji se tekue koristi. Ipak u najveem broju sluajeva MAC okviri imaju format slian onom prikazan na slici 15.

Slika 15 LLC-ov PDU u okviru formata MAC okvira Kao to je prikazano na slici 15, polja MAC okvira su sledea: MAC Control: sadri informaciju o upravljanju protokolom koja je neophodna radi korektnog funkcionisanja MAC protokola. Tako na primer, specificira se nivo prioriteta. Odredina MAC adresa: Odredina fizika taka pristupa na LAN-u koja vai za ovaj okvir Izvorima MAC adresa: Izvorina fizika taka pristupa na LAN-u koja vai za ovaj okvir Podaci: Telo MAC okvira. To mogu biti LLC-ovi podaci koji se prihvataju od vieg nivoa protokola, ili upravljaka informacija koja je relevantna za rad MAC protokola. CRC: Polje za ciklino redundantnu proveru. Ovo polje se naziva takodje i FCS (Frame Check Sequence). CRC je kd koji se koristi za detekciju greaka u prenosu podataka. Kao i kod najveeg broja upravljakih protokola na nivou-veze (data link control protocols) ovaj tip protokola nema za cilj, na osnovu CRC-a, da detektuje samo greke koje su se javile u toku prenosa, nego i da sprovede proceduru za oporavljanje (recovery) od greaka. Kod LAN protokol arhitektura, nadlenosti koje se obavljaju od strane ove dve funkcije se dele (rasporedjuju) izmedju MAC i LLC nivoa. Pri ovome, MAC nivo je, pre svega, odgovoran za detekciju greaka u prenosu . Sa druge strane, pored ostalog, LLC nivo je zaduen da uva trag o tome koji je od okvira uspeno, a koji je nauspeno primljen, pa je zbog toga neophodno sprovesti proceduru ponovog slanja okvira (retransmisija). 802.11 MAC protokol Nakon to je mrea formirana, beina stanica moe da pone sa predajom/prijemom okvira podataka ka/iz AP-a. No, pri ovome se moe dogoditi, da e vei broj stanica istovremeno hteti, preko istog kanala, da prenosi podatke. Sa ciljem da se prenos koordinira neophodno je

kopristiti Multiple Access Protocol (MAP). Globalno posmatrano, postoje sledee etiri klase MAP-ova: particionisanje kanala (Channel Partitioning Protocol- CPP) proizvoljan pristup (Random Access Protocol- RAP) opsluivanje po redosledu (Taking Turns Protocol- TTP) CDMA (Collision Detect Multiple Access Protocol- CDMAP) Inspirisani ogromnim uspehom Ethernet-a kao i njegovim RAP-om, projektanti 802.11 izabrali su RAP za 801.11 beine LAN-ove. Ovaj RAP se naziva CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance), to znai da svaka stanica pre predaje nadgleda kanal i uzdrava se od predaje ako ustanovi da je kanal zauzet. I pored toga to oba sistema, Ethernet i 802.11 koriste CSRA (Carrier Sense Random Access) ipak se ova dva sistema u zanaajnoj meri razlikuju. Prvo, umesto da koristi tehniku detekciju kolizije (collision detection) standard 802.11 koristi tehniku izbegavanje kolizije (collision avoidance). Kao drugo, zbog relativno velikog broja greaka kod beinog prenosa, nasuprot Ethernet-u, 802.11 na nivou veze (link-level) koristi ARQ (acknowledgment/retransmission) emu. Sagledajmo sada kako ova ema radi. Prisetimo se samo da kod Ethernet-ovog algoritma za detekciju kolizije, Ethernet stanica je ta koja nadgleda (slua) predaju podataka po kanalu, tj, po vodu. Ako u trenutku kada stanica vri predaju detektuje da i druga stanica takodje obavlja predaju, tada ona prekida sa predajom, generie jamming signal, i pokuava sa ponovnom predajom nakon isteka proizvoljnog vremena. Nasuprot 802.3 Ethernet protokolu, 802.11 MAC protokol ne implementira tehniku za detekciju kolizije. Za ovo postoje sledea dva razloga: a) da bi se detektovala kolizija neophodno je da stanica u trenutku kada predaje bude u stanju i da slua svoj (sopstveni) signal, a takodje primi signal od drugog predajnika i odredi da li i druga stanica istovremeno vri predaju. S obzirom da je na prijemnom 802.11 adapteru snaga prijemnog dsignala od druge stanice mnogo manja od snage sopstvenog predajnog signala, veoma je teko konstruisati adapter koji e detektovati ovakav tip kolizije. b) sto je jo vanije, ak i da je adapter u stanju istovremeno da slua i predaje (i prekine predaju ako detektuje da je medijum zauzet), adapter nee biti u stanju da detektuje sve kolizije prvenstveno zbog postojanja fedinga ili skrivenog (nevidljivog) terminala (sluaj kada se dve stanice medjusobno ne vide zbog toga to nisu u medjusobnom dometu, a pri tome obe stanice jedino vidi AP). S obzirom da 802.11 beini LAN ne koristi tehniku za detekciju kolizije, nakon to stanica pone sa predajom okvira, ona predaje ceo okvir. Naime, od trenutka kada stanica pone sa predajom predaja se ne prekida sve do svog kraja. Kao to se i moe oekivati, predaja celih okvira, posebno ako su okviri dugaki, za sluaj da je kolizija preovladjujua, moe u znaajnoj meri da degradira performanse MAP-a. Sa ciljem da se smanji verovatnoa pojave kolizije, 802.11 koristi nekoliko tehnika za izbegavanje kolizija. Ukaimo sada na neke od njih. No pre nego to razmotrimo tehniku izbegavanja kolizije, sagledaemo prvo princip rada eme potvrda-na-nivou-veze (Link Layer Acknowledgment- LLA). Ukaimo pri ovome na injenicu da kada jedna stanica u beinom LAN-u poalje okvir, tada moe da se desi da okvir ne pristigne do odredine stanice iz brojnih razloga. Da bi se izalo na kraj sa ovakvim nedostatkom 802.11 koristi LLA. Kao to je prikazano na slici 16, kada odredina stanica primi okvir koji je proao CRC proveru, ona eka kratak vremenski period nazvan SIFS (Short Inter-Frame Spacing) pa tek nakog isteka tog perioda alje nazad okvir potvrde (acknowledgment frame). Ako predajna stanica ne primi potvrdu o okviru nakon odredjenog

vremenskog perioda, ona pretpostavlja da je dolo do greke u predaju okvira, i ponovo koristi CSMA/CA protokol da bi pristupila kanalu. Ako se potvrda o prijemu ne primi nakon odredjenog broja retransmisija, predajna stanica se otkazuje od predaje i ponitava okvir (izbacuje ga). Nakon to smo sagledali kako 802.11 koristi LLA-ove, u situaciji smo sada da opiemo kako radi 802.11 CSMA/CD protokol. Pretpostavimo da stanica (beina stanica ili AP) ima okvir za predaju: 1) putem testiranja, stanica ustanovi da je kanal u stanje pasivan (idle). Krai vremenski period nakon toga, nazvan DIFS (Distribution Inter-Frame Space), stanica poinje sa predajom (vidi sliku 16)

Slika 16 802.11 Korienje LLA-ova 2) u sutini, u trenutku kada detektuje da je kanal pasivan, stanica odabira jedan sluajan broj i odredjuje da taj broj bude broja petlje. Nakon svake iteracije u petlji, ako je kanal pasivan broja se dekrementira za jedan, a u sluaju kada je kanal zauzet tada stanje brojaa ostaje nepromenjeno (zamrznuto). 3) kada vrednost brojaa postane jednaka nuli (to se moe desiti samo kada je kanal u pasivno stanje) stanica predaje ceo okvir, a zatim eka na potvrdu (acknowledgmentack) 4) ako se primi ack, predajna stanica zna da je poslati okvir korektno primljen od strane odredine stanice. Ako stanica ima da alje jo jedan okvir, ona poinje sa CSMA/CA protokolom od koraka 2. Za sluaj da se ack ne primi, predajna stanica ponovo ulazi u izvrenje petlje u koraku 2 samo to se sada broja petlje postavlja na veu vrednost (to odgovara duem vremenskom intervalu).

U celoj prethodno opisanoj proceduri (koja se bazira na CSMA/CD protokolu) karakteristino je to to stanica bira jedan sluajni broj, postavlja taj broj da bude broja petlje, poinje da obrojava nanie, i efektivno posmatrano unosi kanjenje na poetku predaje od trenutka kada ustanovi (detektuje) da je kanal pasivan. Kod Ethernet CSMA/CD protokol stanica odmah poinje sa predajom onog trenutka kada ustanovi da je kanal pasivan. Postavlja se sada pitanje: Zbog ega CSMA/CD i CDMA/CA imaju tako razliite pristupe? Da bi odgovorili na ovo pitanje razmotrimo sledei scenario: Neka dve stanice imaju spremne okvire za predaju. Pri tome, nijedna od njih ne poinje sa predajom jer je detektovala da je neka trea stanica u fazi predaje. Kod Ethernet CSMA/CD obe stanice poee sa predajom onog trenutka kada detektuju da je trea zavrila sa predajom. Istovremena predaja do vee do pojave kolizije, to i nije tako ozbiljan problem kod CSMA/CD jer e obe stanice prestati sa predajom onog trenutka kada detektuju koliziju. Time se nakon detekcije kolizije izbegava nekorisna predaja ostatka okvira. Kod 802.11, ipak, situacija je znaajno razliita. S obzirom da 802.11 ne detektuje koliziju i ne prekida zapoeti prenos, ceo okvir u toku ijeg prenosa je detektovana kolizija bie prenet. Cilj kod 802.11 je da se izbegne kolizija kada je god to mogue. Kod 802.11 ako dve stanice detektuju da je kanal zauzet one postavljaju svoje brojae petlje na proizvoljne vrednosti. Pri tome svaka stanica postavlja svog brojaa na razliitu vrednost. Kako su ove vrednosti stvarno razliite, jedna od stanica e poeti sa predajom pre druge. Ako se stanice medjusobno vide (u dometu su) tada stanica gubitnik onog trenutka kada oslune signal pobednike stanice trenutno zamrzava stanje svog brojaa i uzdrava se od predaje sve dok pobednika stanica ne zavri sa predajom. Na ovaj nain se izbegava kolizija. Naravno do kolizije kod 802.11 moe da dodje pod sledeim uslovima: Dve stanice se medjusobno ne vide (medjusobno su van dometa), ili kada su obe stanice izabrale istu vrednost na koju postavljaju svog brojaa u petlji. Nevidljivi terminali Sastavni deo 802.11 MAC protokola je i jedna divna, dodue opciona, rezervaciona ema koja nam omoguava da se izbegne kolizija i za sluaj kada postoje nevidljivi terminali (stanice). Analizirajmo rad ove eme sa aspekta slike 17 na koju su prikazane dve beine stanice i jedna AP.

Slika 17 Primer nevidljivih terminala: H1 se ne vidi od strane H2, i obratno Obe stanice se nalaze u opsegu pokrivanja AP-a. Zbog pojave fedinga i slabljenja signala du puta, oblasti pokrivanja beinih stanica H1 i H2 su ograniene na levi i desni odseak

krugova, respektivno (vidi sliku 17). Zbog ovoga stanice H1 i H2 meusobno se ne vide (H1 ne prima signal od H2 i obratno), ali su obe vidljive od strane AP-a (AP prima signal kako od H1 tako i od H2). Analizirajmo sada situaciju zbog ega skriveni terminali (stanice) mogu biti problematini. Pretpostavimo da stanica H1 alje okvir. Neka na polovini vremena predaje stanice H1, mreni nivo stanice H2 preda okvir svom MAC nivou. Ovaj okvir emo zvati DATA okvir. S obzirom da H2 ne prima signal od H1, ona e saekati jedan proizvoljan vremenski interval i nakon toga poeti sa predajom okvira DATA, to e dovesti do kolizije. Shodno prethodnom, prenosni kanal bie neupotrebljiv u toku celog prenosa od strane stanice H1 i delimino u toku prenosa od stanice H2. Sa ciljem da se izbegne ovaj problem, protokol 802.11 dozvoljava stanici da koristi jedan kratak Request to Send (RTS) upravljaki okvir, kao i jedan kratak Clear to Send (CTS) upravljaki okvir pomou kojih se rezervie pristup kanalu. Kada predajnik eli da preda okvir DATA, on poalje okvir RTS prema AP-u, kojim informie AP o tome koliko vremena e biti potrebno za prenos okvira DATA i okvira ACK. Kada AP primi RTS okvir, ona se odaziva na taj nain to svim stanicama u njenom dometu preda okvir CTS. Ovaj CTS okvir se koristi za sledee dve namene: on daje predajniku eksplicitnu dozvolu da preda svoj okvir, ali nareuje ostalim stanicama da ne predaju podatke za rezervisani period trajanja.

Slika 18. Izbegavanje kolizije korienjem okvira RTS i CTS

Tako na primer, kod slike 18, pre poetka slanja okvira DATA, H1 prvo emituje svima (broadcast) okvir RTS, koga primaju sve stanice koje se nalaze u njenom dometu, ukljuujui i AP. AP se zatim odaziva okvirom CTS, koga uju sve stanice u njenom dometu, ukljuujui H1 i H2. Nakon to je H2 prihvatila CTS ona se uzdrava od predaje za vremenski interval koji se specifiicira u CTS okviru. Redosled generisanja RTS, CTS, DATA i ACK okvira prikazan je na slici 18. Korienjem RTS i CTS okvira poboljavaju se performanse komunikacionog sistema iz sledea dva razloga: Problem nevidljive stanice je ublaen, jer se dugaki DATA okvir prenosi tek nakon to je kanal rezervisan. S obzirom da su RTS i CTS okviri kratki, kolizije koje nastaju u toku RTS ili CTS okvira dovee do gubitaka samo RTS ili CTS okvira. Nakon to su RTS i CTS preneti, DATA i ACK okviri se mogu prenositi bez kolizije. I pored toga to se RTS/CTS razmenom znaajno smanjuje kolizija, ipak ona unosi kanjenje i troi resurse kanala. Zbog ovoga, RTS/CTS razmena se koristi samo kada je potrebno rezervisati kanal u sluajevima kada je okvir DATA dugaak.