Exercice Réseaux locaux sans fils IEEE 802.11 WIFI TP WIFI Réseau

Fonctionnement du protocole d'accès au médium

La norme IEEE 802.11 définit un réseau local sur voie hertzienne (réseau local sans fils ou WLAN Wireless 

LAN). La gamme de débits visée est de 1 Mb/s, 2 Mb/s, 11 Mb/s selon les normes et les bandes de fréquences utilisées. Le protocole d’accès au médium présente des différences significatives avec Ethernet en particulier il existe deux catégories de mode de partage de la voie commune radio utilisée pour communiquer.

Question 1

Dans l’une des deux organisations baptisée  « ad’hoc », le réseau s’auto-organise en fonction des stations qui se trouvent suffisamment proches et peuvent communiquer par radio. La méthode de partage de la voie commune (méthode d’accès au médium ou encore niveau MAC) utilisée est alors baptisée DCF ("Distributed Coordination Fonction"). Elle est conçue pour des communications asynchrones dans lesquelles chaque station a une chance égale d’accéder au médium. Le partage de la voie commune radio est de type CSMA. 

Que signifie CSMA et quel est le choix technique relativement au protocole d’accès au médium réalisé en adoptant le CSMA ?

Question 2

Le mode d’ajournement utilisé dans le partage de la voie commune radio 802.11 est un ajournement non persistant. Lorsqu’une station souhaite émettre elle écoute la voie. Si pendant un délai fixe baptisé DIFS ("Distributed Inter Frame Spacing") aucune autre station n’émet,  la station commence à émettre à l’issue du délai DIFS. Si une station a déjà commencé à émettre, la station en écoute ajourne sa transmission pendant toute la durée du message en cours. A l’issue de cette attente, elle attend en plus un délai initialisé à une valeur calculée selon une méthode analogue à celle du ‘binary backoff’ d’Ethernet. 

Rappelez le principe d’un ajournement persistant et non persistant.

Question 3

Pourquoi choisir un ajournement non persistant dans un réseau local sans fil présentant les caractéristiques de 802.11?

Question 4

Lorsqu’une station doit ajourner à plusieurs reprises sa transmission parce que la voie est occupée par d’autres stations, elle laisse passer les autres. A chaque fois, quand la voie est redevenue libre, elle recommence à décrémenter la valeur initialement déterminée par l’algorithme de backoff (sans recalculer une nouvelle valeur du délai selon le backoff). 

Lorsque le délai initialement déterminé est écoulé, elle commence à transmettre, pourquoi procéder ainsi (pourquoi ne pas repartir sur une valeur plus longue à chaque ajournement)?

Question 5

Lorsque l’on transmet un message en 802.11 on risque néanmoins une collision, pourquoi ?

Question 6

La détection des collisions réalisée par le réseau Ethernet étant coûteuse et inefficace dans le mode des communications radio, le mode de traitement des collisions utilisé est un mode par acquittement positif. 

Toute trame de donnée est suivie, après une attente courte baptisée SIFS (‘Short Inter Frame Spacing’), d’une trame d’acquittement positif par le destinataire. Si l’acquittement positif n’est pas retourné, l’émetteur  considère qu’il y a eu collision. Il entre alors dans une phase d’attente aléatoire définie de manière similaire à cel le du réseau Ethernet. Les différences portent sur les constantes de temps et d’initialisation de l’algorithme du retard binaire (‘binarybackoff’). 

Pourquoi une telle attente en cas de collision? 
Comment est calculée la valeur du délai d’attente (backoff) en Ethernet?

Question 7 

Dans un autre mode de fonctionnement de la méthode d’accès ad’hoc (protocole DCF de la proposition IEEE 802.11), une station émettrice commence par émettre un message court RTS "Request To Send" pour réserver l’intervalle de temps nécessaire à la transmission de son prochain message. Le message RTS contient l’adresse émetteur, l’adresse du destinataire et le temps d’occupation de la bande radio. Le destinataire répond, après un silence inter trame court SIFS, le message CTS "Clear To Send" indiquant qu’il a bien reçu la demande de réservation. Il rappelle les paramètres de la communication à venir dans le message CTS. Toutes les autres stations du réseau entendent également cet échange. Ensuite la trame de donnée et son acquittement sont échangés comme précédemment. L’ensemble de l’échange
est donc le suivant : 

Ce protocole d’accès au médium est baptisé par ses auteurs CSMA/CA (CA pour Collision Avoidance). 
Est ce qu’il évite réellement toutes les collisions ? En quoi améliore t’il le traitement des collisions par rapport à la version de base qui pratique l’échange direct d’une trame de donnée suivie de son acquittement ?

Question 8

Dans l’autre organisation du réseau baptisée ‘infrastructure’, le réseau est organisé en cellules appelées BSS ("Basic Service Set"). Chaque cellule réunit plusieurs stations ayant un coupleur IEEE 802.11 et possède un dispositif spécifique baptisé point d’accès AP ("Access Point") qui connaît toutes les stations de la cel lule. Dans ce mode, le point d’accès AP joue le rôle d’arbitre centralisé dans un protocole de communication par scrutation (ou ‘polling’). 

Rappelez les principes généraux d’un protocole de partage d’une voie commune par scrutation ?

Question 9

Les concepteurs des réseaux 802.11 ont adopté le mode polling en particulier pour la transmission de données temps réel ou multimédia (comme la voie ou la vidéo) qui demandent un respect de contraintes temporelles assez strictes (exemple respect de l’isochronisme des échanges).

Rappelez la définition d’une transmission isochrone.

Question 10

Pourquoi le mode par scrutation permet t’il d’assurer le respect du temps de réponse ou de la gigue ?