27. Стандарт 802.11s: доступ и синхронизация

Mesh-сети – новый перспективный класс широкополосных беспроводных сетей передачи мультимедийной информации, который в ближайшие годы найдет широкое применение при построении локальных и распределенных городских беспроводных сетей (альтернатива WiMAX), при разворачивании мультимедийных сенсорных сетей. Mesh-сети описывает стандарт IEEE 802.11s. Отметим, что изменения в стандарте IEEE 802.11s практически не затрагивают физический уровень. Все нововведения относятся к МАС-подуровню канального уровня. Отличие МАС-пакетов 802.11s заключается в наличии mesh-заголовка в начале поля данных. Этот заголовок присутствует в пакетах данных тогда и только тогда, когда они передаются от mesh-узла к mesh-узлу по установленному между ними соединению. Детерминированный доступ в mesh-сети (Mesh Deterministic Access – MDA) – это опциональный механизм, позволяющий получать доступ к среде в заранее зарезервированные временные интервалы. Это снижает конкуренцию доступа к среде передачи, что позволяет существенно увеличить вероятность своевременной доставки данных, чувствительных к задержкам (аудио- и видеопотоки, данные с высоким приоритетом и т.п.)

MDA-соединение может быть установлено только между станциями, поддерживающими данный механизм. Обязательный для всех устройств стандарта 802.11s профиль использует гибридный беспроводной mesh-протокол маршрутизации (HWMP, Hybrid Wireless Mesh Protocol) и метрику времени передачи в канале (Airtime Link Metric). Механизм установки соединений основан на периодической посылке стандартного сообщения "открыть соединение". В ответ на него может быть получено сообщение "подтверждение соединения" или "закрытие соединения". Для каждого установленного соединения предусмотрено время жизни, в течение которого оно должно быть использовано либо подтверждено. Стандарт IEEE 802.11 поддерживает два режима работы беспроводных сетей: hot spot и ad hoc. В режиме hot spot одна из станций работает в качестве точки доступа, и данные могут передаваться только между точкой доступа и другими станциями сети. В режиме ad hoc передача возможна между любыми двумя станциями. В режиме hot spot точка доступа регулярно рассылает специальные кадры – биконы (beacon), главная цель которых заключается в синхронизации часов станций и информировании о сервисах и режимах работы, которые поддерживает точка доступа. Синхронизация внутренних часов важна как для физического, так и для канального уровней. Например, в режиме модуляции с расширением спектра методов частотных скачков (FHSS) необходимо гарантировать, что переключение всех станций на новую частоту происходит одновременно. Также синхронизация важна для работы режима энергосбережения. В режиме ad hoc биконы выполняют ту же функцию, что и в режиме hot spot. Но процесс передачи бикона является распределенным, т.е. в нем участвуют все станции. Узлы mesh-сети МР могут, но не обязаны поддерживать глобальную синхронизацию в сети. Соответственно, они подразделяются на синхронные и асинхронные МР.