Protocolos para Redes Sem Fio

Uma configuração comum para uma rede sem fio é um edifício com estações base (pontos de acesso) posicionadas no edifício. Os pontos de acesso são interconectados com o uso de cabos de cobre ou fibra. Se a potência de transmissão for ajustada para poucos metros cada sala se tornará uma célula e o edifício inteiro passará a ser um grande sistema celular. Ao contrário dos sistemas telefônicos celulares, cada célula só tem um canal, que cobre toda a largura de banda disponível.

Em algumas redes sem fio nem todas as estações estão dentro do alcance de alguma outra estação, o que gera complicações. Além disso, para redes sem fio internas a presença de paredes entre as estações pode produzir um impacto decisivo sobre o alcance efetivo de cada estação.

Um método simples para uma rede sem fio talvez seja utilizar o CSMA, que ouve outras transmissões e só transmite se ninguém mais estiver transmitindo. O problema é que o que importa é a interferência no receptor, e não no transmissor. Considere a figura abaixo onde quatro estações sem fio são apresentadas. A faixa de rádio é definida de forma que A e B ficam uma na faixa da outra, havendo possibilidade de interferência. C também pode interferir em B e D, mas não em A.

Considere primeiro o que acontece quando A está transmitindo para B. Se C detetar o meio físico, ela não ouvirá A, pois essa estação está fora da faixa e, portanto, concluirá erradamente que pode fazer a transmissão. Se C começar a transmitir, ela interferirá em B, removendo o quadro de A. Este problema é conhecido como problema da estação oculta.

Considere a situação inversa: B transmitindo para A. Se C escutar o meio físico ouvirá uma transmissão e concluirá erradamente que não pode transmitir para D, quando na verdade essa transmissão só geraria uma recepção de má qualidade na área entre B e C, onde nenhum dos receptores desejados está localizado. Este problema é conhecido como problema da estação

exposta.

O problema é que antes de iniciar uma transmissão, a estação realmente deve saber se há ou não atividade no receptor.

4.6.4.1 MACA e MACAW

A idéia básica do protocolo MACA (Multiple Access with Collision Avoidance) consiste em fazer com que o transmissor estimule o receptor a liberar um quadro curto como saída, para que as

estações vizinhas possam detectar essa transmissão e evitar o envio de dados enquanto o quadro de dados estiver sendo recebido. A figura abaixo exemplifica o protocolo MACA.

Quando A deseja enviar um quadro para B, A inicia a transmissão enviando um quadro RTS (Request to Send) para B. Esse quadro curto contém o comprimento do quadro de dados que será enviado em seguida. B responde com um CTS (Clear to Send), que também contém o tamanho dos dados. Após o recebimento do quadro CTS, A inicia a transmissão.

Qualquer estação que esteja ouvindo o RTS está próxima a A e deve permanecer inativa o tempo suficiente para que o CTS seja transmitido de volta para A sem conflito. Qualquer estação que esteja ouvindo o CTS está próxima a B e deve permanecer inativa durante a transmissão dos dados que está a caminho.

Apesar das precauções ainda pode haver colisões. Por exemplo, B e C poderiam enviar quadros RTS ao mesmo tempo. No caso de uma colisão, um transmissor que não obtiver êxito aguardará durante um intervalo aleatório e tentará novamente mais tarde.

Com base em estudos de simulação o protocolo MACA foi melhorado e passou a ser chamado de MACAW (MACA for Wireless). No MACAW foi introduzido um quadro ACK após cada quadro de dados transmitido com êxito. A detecção de portadora também passou a ser utilizada para impedir que estações vizinhas enviassem um quadro RTS ao mesmo tempo.

4.7 Exercícios

• serviço sem conexão e sem confirmação • serviço sem conexão com confirmação • serviço orientado à conexão

2) Para que a camada de enlace de dados realiza o enquadramento?

3) Como a camada de enlace de dados sabe se um quadro chegou sem erros? 4) Explique duas formas de realizar o enquadramento.

5) Por que utilizar o piggybacking no lugar de se enviar pacotes específicos com confirmações de dados?

6) O que é uma janela de transmissão?

7) O que diferencia o algoritmo janela n com retransmissão integral do algoritmo janela n com

retransmissão seletiva?

8) Para que serve o controle de fluxo no nível de enlace de dados?

9) Explique uma forma de se realizar o controle de fluxo na camada de enlace de dados. 10) Cite duas diferenças entre os protocolos SLIP e PPP.

11) Para redes de computadores a alocação de canais de transmissão pode ser estática ou dinâmica. Qual a diferença entre elas? Para que tipo de rede cada uma delas é melhor? Justifique.

Mostre como seriam as respectivas transmissões e colisões para os protocolos Aloha, Slotted-Aloha, CSMA e CSMA/CD. Desconsidere as eventuais retransmissões.

13) Como funciona o CSMA/CD como método de acesso ao meio de transmissão? 14) Como funciona o método de acesso por polling?

15) Como os métodos de acesso por slot fazem para garantir que não haverão colisões? 16) Como funciona o método de acesso inserção de retardo?

17) Por que a rede com passagem de permissão em barra é conhecida como contendo um anel virtual?

18) Como funciona a passagem de permissão em anel?

19) Explique a seguinte afirmação: “para redes sem fio o que importa é a interferência no receptor,

e não no transmissor”.

20) Como funciona o protocolo MACA como método de acesso ao meio de transmissão? 21) O que o protocolo MACAW oferece como melhoria em relação ao MACA?