Модуль 4 «Беспроводные сети связи»
Лабораторная работа № 2
Конфигурирование и настройка сети Wi-Fi
с топологией IBSS (Ad-hoc)
по дисциплине «Сети связи и системы коммутации»
Оглавление
Цель работы 2
Продолжительность работы 2
Оборудование, приборы, инструментарий 2
Методика выполнения 5
Задания на лабораторную работу 8
Требования к отчету 8
Контрольные вопросы 9
Задания на самостоятельную работу студентов 10
Список рекомендуемой литературы 10
Цель работы
Цель работы - получение практических навыков создания сетей Wi-Fi с топологией IBSS (Ad-hoc), а также исследование влияния различных факторов на пропускную способность беспроводной локальной сети.
Продолжительность работы
Лабораторная работа рассчитана на 0,05 зачетных единицы, 2 часа
Оборудование, приборы, инструментарий
В состав лабораторного стенда входит:
Wi-Fi роутер,
ПК,
соединительные кабели.
Краткие теоретические сведения
Сети стандарта 802.11 можно конструировать по-разному. Существует две основных топологии беспроводных ЛВС:
Независимая базовая зона обслуживания (Independent Basic Service Set, IBSS), которая также называется Ad-hoc,
Базовая зона обслуживания (Basic Service Set, BSS).
Зона обслуживания (service set) - это логически сгруппированные устройства. Технология WLAN позволяет устройства подключаться к сети путем передачи широковещательных сигналов в эфир на одной из возможных несущих частот. При этом передающая станция вначале передает идентификатор зоны обслуживания (Service Set Identifier, SSID), а станция-приемник использует SSID для фильтрации получаемых сообщений.
Топология IBSS представлена на рис. 1 и представляет собой группу работающий в соответствии со стандартом 802.11 станций, связывающихся непосредственно между собой. По сути IBSS является простой одноранговой WLAN, поэтому иногда называется эпизодической (Ad-hoc) сетью.
Рис. 1. – Топология IBSS
IBSS возникает, когда устройства формируют самоподдерживающуюся сеть без использования точки доступа. Устройства устанавливают соединения друг с другом при возникновении необходимости, создавая общую зону обслуживания, не имеющую подключение к проводной локальной сети.
Не существует ограничений на количество устройств в одной IBSS, однако связь устройств, находящихся далеко друг от друга может быть затруднена вследствие проблемы «скрытого узла». Проблема скрытого узла заключается в том, что удаленные абонентские станции не находятся в зоне действия друг друга, и при одновременной попытке двух удаленных станций получить доступ к среде возникает коллизия.
Механизм доступа к среде стандарта 802.11
В сетях стандарта 802.11 для доступа к среде используется технология CSMA/CA. Реализация этой технологии осуществляется при посредстве распределенной функции координации (Distributed Coordination Function, DCF). Для доступа к среде каждая станция сначала должна проверить, используется ли несущая. Этот процесс включает два метода:
Проверка физического уровня на предмет наличия несущей,
Использование виртуальной функции контроля несущей, вектора распределения сети (Network Allocation Vector, NAV).
Вектор распределения сети – это таймер (счетчик), значение которого обновляется данными фреймов, передаваемых через среду. Фреймы, передаваемые через среду, содержат поле продолжительности. Вектор распределения сети обновляется значением поля продолжительности, и таким образом станция не пытается начать передачу, пока вектор распределения сети не уменьшится до нуля. Станция обновляет значение вектора распределения сети только тогда, когда полученное значение поля продолжительности превышает таковое, уже хранимое в векторе.
В случае, когда две станции используют одно и то же значение вектора распределения сети, они узнают о том, что среда освободилась, одновременно, и сразу же попытаются начать передачу, что приведет к возникновению коллизии. Чтобы избежать этой ситуации, механизм DCF использует таймер случайной задержки.
При использовании алгоритма случайной задержки абонентская станция выбирает задержку случайным образом в диапазоне от 0 до значения, соответствующего ширине окна конкуренции (Contention Window, CW). По умолчанию значения CW устанавливаются производителем и хранятся в сетевой карте станции. Нетрудно заметить, что уменьшение ширины окна конкуренции приводит к ускорению доступа к среде данной станции.
Перед передачей станция случайным образом выбирает значение между 0 и текущим значением CW. Случайное значение представляет собой количество канальных интервалов по стандарту 802.11, в течение которых станция будет воздерживаться от передачи после освобождения среды. В каждом канальном интервале происходит прослушивание несущей, и если несущая свободна, значение задержки декрементируется. В том случае, когда обнаруживается, что среда занята, к счетчику задержек добавляется значение поля продолжительности из фрейма передающий в настоящий момент станции.
В тот момент, когда станция готова к передаче, она отправляет фрейм, содержащий адрес станции назначения. Станция назначения отвечает станции-отправителю фреймом подтверждения. Если фрейм подтверждения не получен, считается, что произошла коллизия. В этом случае станция обновляет значение счетчика задержек, удваивает ширину окна конкуренции и начинает процесс доступа к среде сначала.
Методика выполнения
Описание активных и интерактивных форм проведения лабораторных занятий
Выполнение работы возможно только после получения компьютерного допуска к лабораторной работе, полученного в системе edu.tcs.miet.ru. Получению допуска предшествует индивидуальная самостоятельная (не аудиторная) подготовка к выполнению лабораторных работ.
При наличии допуска к лабораторной работе студенты допускаются в учебную лабораторию.
Выполнение лабораторной работы предваряет дискуссия (5-7 минут), в ходе которой обсуждается возможность практического применения и актуальность исследуемых в процессе лабораторной работы технических решений и методов.
При выполнении лабораторных работ студенты работают в группе (по бригадам из 2-3 человек), которые формируются студентами самостоятельно, внутри бригады один из студентов выбирается руководителем группы.
Результаты выполнения лабораторной работы предоставляются в виде отчета о лабораторной работе. Выполняется один отчет на бригаду, каждый студент защищает свою часть выполненной работы и отвечает на вопросы преподавателя. Ответственность за оформление отчета возлагается на руководителя бригады.
Порядок выполнения работы
В результате выполнения работы в лаборатории должна быть развернута беспроводная локальная сеть с топологией IBSS (Ad-hoc). Все исследования будут проводиться в этой сети.
Работа состоит из 6 частей.
Развернуть сеть Wi-Fi с топологией Ad-hoc с заданными по варианту характеристиками.
Измерить среднюю пропускную способность сети.
Исследовать влияние количества подключенных абонентских станций на пропускную способность сети. Зафиксировать, как пропускная способность делится между станциями.
1. Подготовка к работе
1.1. Включить питание ПК и лабораторного стенда.
1.2. Изучить настройки радиоинтерфейса Wi-Fi роутера и абонентских станций (см. приложения А и Б).
2. Развертывание сети с топологией ibss (Ad-hoc)
Для создания беспроводной сети с топологией IBSS (Ad-hoc) необходимо настроить абонентские станции. Настройка абонентских станций производится с помощью средств операционной системы ПК.
2.1. Настроить IP-адреса и маски подсетей на абонентских станциях в соответствии с заданием для вашей бригады (таблица 1). Настройка должна производиться для беспроводного соединения.
2.2. Кликнуть правой кнопкой мыши на значке беспроводного соединения и выбрать пункт «Центр управления сетями и общим доступом».
2.3. В области «Изменение сетевых параметров» выбрать раздел «Настройка нового подключения или сети».
2.4. В открывшемся окне выбрать «Настройка беспроводной сети компьютер-компьютер».
2.5. В открывшемся окне нажать «Далее».
2.6. Ввести «Имя сети» (SSID) вашей бригады, отключить проверку подлинности и шифрование данных. В нижней части экрана поставить отметку в поле» Сохранить параметры этой сети». Нажать на кнопку «Далее». Мастер настройки автоматически произведет настройку сети.
2. 7. Кликнуть левой кнопкой мыши на значке беспроводного соединения рядом с часами. В открывшемся окне выбрать сеть с SSID вашей бригады и нажать на кнопку «подключить». Должно быть установлено соединение.
2. 8. С помощью команды ping проверить, что станции слышат друг друга. Для этого в командной строке Windows ввести команды ping 192.168.1.XXX -t, где вместо XXX подставляйте значения адресов второй абонентской станции вашей бригады.