Experiments on the Traffic Sequence

Las aplicaciones sobre IEEE 802.11 se han incrementado y orientado hacia aplicaciones multimedia, los cuales demandan nuevas características y funciones de IEEE 802.11. Una característica muy importante es el soporte de aplicaciones con calidad de servicio (QoS), con el fin de soportar Voz sobre IP en tiempo real, video y alguna otra aplicación multimedia sobre IEEE 802.11. La clave para la calidad de servicio (QoS) en IEEE802.11 es la metodología de acceso al medio.

La arquitectura IEEE 802.11 en la capa MAC incluye dos mecanismos de acceso al medio: DCF (Dristributed coordination Function) y PCF (Point Coordination Function). Así como la coexistencia de ambas en una red IEEE 802.11.

DCF (Distributed Coordination Function)

Un método de acceso fundamental de la subcapa MAC IEEE802.11 es el DCF, el cual utiliza acceso múltiple de detección de portadora con prevención de colisión (CSMA/CA Carrier Sense Multiple Access with collision avoidance), también conocido como transmisión asíncrona de datos (o servicio de mejor esfuerzo.- best-effort service). DCF permite un medio compartido automático entre medios físicos compatibles mediante el uso de CSMA/CA y

un tiempo de espera aleatorio (backoff time) seguida por un medio ocupado.

La detección de portadora virtual y física son usados para determinar el estado del medio, y este puede ser ocupado o desocupado. El mecanismo de detección de portadora física, está descrita en la capa física. La detección de portadora virtual es provisto por la capa MAC, este mecanismo se refiere al NAV (Network Allocation Vector). Mediante el NAV se obtiene la predicción del canal basado en la duración de la información que es mostrada por las tramas RTS/CTS (Request to sent/ Clear to sent). El tiempo de duración de la información también se puede ver del encabezado MAC, en el subcampo de duración. El mecanismo de detección de portadora combina el estado NAV y el estado de transmisión de las estaciones con la detección física para determinar si el canal esta ocupado o desocupado.

Para determinar si una estacion puede o no transmitir, la estacion sensa el canal, si detecta el canal desocupado dentro del periodo DIFS (Distributed Interframe Space), el cual es de 50µ para IEEE 802.11b, la transmisión se inicia inmediatamente. Si el medio se determina ocupado, la estación esperara hasta que detecte el canal desocupado. Además la estación seleccionara un intervalo de tiempo aleatorio llamado backoff, y este intervalo de tempo backoff se decrementara cuando el medio se detecte libre. Una vez que se haya agotado este tiempo backoff, la estación iniciara su transmisión. Mas específicamente, la estación selecciona un tiempo aleatorio llamado backoff, en el rango de 0 a CW (Contenetion Window). El contador backoff hace un decremento el intervalo cada vez que detecta el medio desocupado, una vez que se termina el tiempo backoff , la estación puede empezar a transmitir.

El tiempo backoff se calcula de la siguiente manera: Backoff Time= Random( ) *SlotTime Donde Random ( ) es un entero que se encuentra en el intervalo de [0,CW]. CW es un entero dentro del rango establecido en las características de la capa física CWmin y CWmax. Para IEEE802.11b CWmin=31 y CWmax=1023. SlotTime es igual al valor correspondiente ya establecido en la capa fisica, para IEEE802.11 es de 20µs. El procedimiento de Backoff se muestra en la siguiente figura:

Figura 2. Procedimiento de Backoff PCF (Point Coordination Function).

La subcapa MAC IEEE802.11 incorpora un método de acceso opcional llamado PCF, el cual es solo usado para redes con estructura configurable. Este método de acceso usa un punto de coordinación (PC Point Coordinator), el cual será operado por el punto de acceso de la BSS (Basic Service Set) para determinar cual estación actualmente tiene derecho a transmitir (has the rigth to transmit). El funcionamiento es esencialmente por votación (polling), con un desempeño del PC de rolar el punto maestro (polling master). La operación de este método de acceso requiere de coordinación adicional la cual no está incluida en esta norma, para tener una eficiente operación en el caso donde múltiples puntos de coordinación de las BSS´s son operados en un sobre un mismo canal, en espacios físicos traslapados. Este mecanismo usa una detección de portadora virtual sumado por un mecanismo de acceso prioritario.

Al espacio entre tramas es llamado IFS (IFS Interframe Space). Una estación determinará si el medio esta libre mediante el uso de la función de detección de portadora por un intervalo específico. Cuatro tipo de IFS´s son definidos para determinar la prioridad para el acceso al medio inalámbrico. La figura 3 muestra la relación entre ellos.

e) SIFS (Short Interframe Space) f) PIFS (PCF Interframe Space) g) DIFS (DCF Interframe Space) h) EIFS (Extended Interframe Space)

Las diferentes IFS´s, serán independientes de la tasa de bit de las estaciones. Las IFS´s serán definidas como intervalos sobre el medio, y serán fijas por cada medio físico (PHY). Los atributos de cada IFS será determinado por cada medio físico.

Figura 3. Relación entre varios IFS´s. EDCF (Enhanced Distributed Coordination Function)

Algunas aplicaciones como lo es la transmisión de datos, video, audio tienen diferentes requerimientos de ancho de banda, como lo es el jitter, latencia y perdida de paquetes. En el mecanismo DCF, todas las estaciones y los datos transmitidos tienen la misma posibilidad de acceso al medio. No existe un mecanismo de diferenciación que soporte la trasferencia de datos con diferente calidad de servicio (QoS) que cada aplicación requiere.

Para soportar aplicaciones con calidad de servicio (QoS) sobre una red IEEE 802.11, el grupo IEEE 802.11 esta desarrollando un nuevo estándar llamado IEEE802.11e, el cual mejora la capa MAC de IEEE 802.11 para soportar aplicaciones con calidad de servicio. IEEE802.11 agrega un nuevo mecanismo de acceso al medio llamado HCF (Hibryd Coordination Function). HCF maneja una base de competición por el canal y competición por el canal controlada. HCF combina las funciones las funciones de DCF y PCF con algunas mejoras, que se ven reflejadas en la calidad de servicio.

HCF utiliza una base de competición para la metodología de acceso al canal, el cual tambien es llamado EDCF (Enhanced Distributed Coordination Function) el cual opera con un mecanismo de canal controlado basado, como lo hace PCF. La calidad de servicio (QoS) soportada por IEEE 802.11e, se realiza mediante la incorporación de trafico por categorías (TC.- Trafic Categories). EDCF provee un acceso distribuido al medio inalámbrico con 8 prioridades por estación. EDCF define un mecanismo de acceso por categorías (AC- Access Category) el cual brinda el soporte para las prioridades de las estaciones. De tal manera que cada estación puede tener 4 categorías de acceso para soportar 8 categorías de usuario. Una o mas categorías se asignan a cada categoría de acceso de la trama que será transmitida. El mapa de prioridades de acceso y las categorías se definen en la tabla 1.

Prioridad Categoría de Acceso (AC) Designación 1 0 Best Effort 2 0 Best Effort 0 0 Best Effort 3 1 Prueba de video 4 2 Video 5 2 Video 6 3 Voz 7 3 Voz

Tabla 1. Mapa de {Prioridad para la Categoría de

Acceso

5. CONCLUSIONES

La voz como una aplicación de redes IP inalámbricas presenta, diversas ventajas sobre su similar IP alambrado; y asimismo presenta diversos y grandes retos dentro de los cuales están:

Retardo de paquetes. El grupo de trabajo E del comité 802.11 esta trabajando en un estándar para QoS para aplicaciones de voz y multimedia. El estándar 802.11e promete que aplicaciones de tiempo real como la voz y el video, tendràn garantizado la entrega de paquetes dentro de límites aceptables.

Una segunda consideración es que los usuarios telefónicos tienen más movilidad que los usuarios de datos; lo cual implica constantes roamings entre Puntos de Acceso. Esta característica exige que los tiempos de hand-off entre Puntos de Acceso sean bajos. La telefonía WLAN puede requerir que se añada cobertura en lugares donde la cobertura de aplicaciones de datos no se necesite, tal como escaleras, vestíbulos y áreas al aire libre.

Por último, la seguridad en WLAN es un punto importante; para asegurar la privacidad de la red, todos los dispositivos WLAN deben implementar medidas adicionales para prevenir intrusiones. El único reto para aplicaciones de voz es proveer de los niveles de seguridad adecuados sin comprometer la calidad de la voz debida a los retardos o interrupciones mientras se inicia una llamada o mientras se hacen roaming entre Puntos de Acceso.

BIBLIOGRAFIA.

[1] Voice Over 802.11. Frank Ohrtman

[2] IEEE std. 802.11, 1999 “Wireless Local Area Network Standard”, 1999 Edition.

[3] ITU- T Recommendation H.323, “Packet-based multimedia communications Systems”, February of 1998.

[4] IEEE 802.11e draft/D4.0 Part 11: Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifications: Medium Access Control (MAC) Enhancement for Quality of Service (QoS), November 2002.

[5] IEEE std. 802.11, Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY specifications High-speed Physical Layer in the 5 GHz Band, 1999 Edition.

[6] IEEE std. 802.11, Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifications: Higher-Speed Physical Layer Extension in the 2.4 GHz Band, 1999 Edition.