Qual dos métodos de controle de acesso está relacionado com a tecnologia Ethernet?

(continua��o-2)

1.3 Protocolo MAC do Padr�o IEEE 802.11

Al�m de definir um mecanismo para transmiss�o f�sica usando radiofreq��ncia ou infravermelho, o IEEE definiu um protocolo de acesso ao meio (subcamada MAC do n�vel de enlace de dados), denominado de DFWMAC (Distributed Foundation Wireless Medium Access Control), que suporta dois m�todos de acesso: um m�todo distribu�do b�sico, que � obrigat�rio; e um m�todo centralizado, que � opcional, podendo esses dois m�todos coexistir [IEEE802.11a], o protocolo de acesso ao meio das redes 802.11 tamb�m trata de problemas relacionados com esta��es que se deslocam para outra c�lulas (roaming) e com esta��es perdidas (hidden node).

O m�todo de acesso distribu�do forma a base sobre a qual � constru�do o m�todo centralizado. Os dois m�todos, que tamb�m podem ser chamados de fun��es de coordena��o (Coordination Functions), s�o usados para dar suporte � transmiss�o de tr�fego ass�ncrono ou tr�fego com retardo limitado (time bounded).

Uma fun��o de coordena��o � usada para decidir quando uma esta��o tem permiss�o para transmitir. Na fun��o de coordena��o distribu�da (Distributed Coordination Functions - DCF), essa decis�o � realizada individualmente pelos pontos da rede, podendo, dessa forma, ocorrer colis�es. Na fun��o de coordena��o centralizada, tamb�m chamada de fun��o pontual (Point Coordination Function - PCF), a decis�o de quando transmitir � centralizada em um ponto especial, que determina qual esta��o deve transmitir em que momento, evitando teoricamente a ocorr�ncia de colis�es [Soares95]. Em todos os m�todos de acesso, h� diversos par�metros importantes para controlar o tempo de espera antes do acesso ao meio. A figura 2.4 mostra tr�s diferentes par�metros que definem as prioridades de acesso ao meio. O meio, como mostrado, pode estar ocupado ou dispon�vel; podendo ser ocupado de diversar maneiras, por exemplo, quadros de dados, ou quadros de controle. Durante o per�odo de disputa, v�rios n�s tentam acessar o meio. Seguem detalhes do funcionamento dessas duas fun��es:

O mecanismo b�sico do controle de acesso DFWMAC � ilustrado na Figura 2.4, nela podemos observar que uma esta��o, com quadros para transmitir, deve sentir o meio livre por um per�odo de sil�ncio m�nimo, IFS (Inter Frame Space), antes de utiliza-lo. Utilizando valores diferentes para esse per�odo. O DFWMAC define tr�s prioridades de acesso ao meio[Soares95]:

Figura 2.4 - M�todo de acesso CSMA/CA[Soares, P�g 276]

�        Distributed Inter Frame Spacing (DIFS) � espa�o entre quadros da DCF (Fun��o de Coordena��o Distribu�da), este par�metro indica o maior tempo de espera, portanto a menor prioridade; ele monitora o meio, aguardando no m�nimo um intervalo de sil�ncio para transmitir os dados.

�        Priority  Inter Frame Space (PIFS) � espa�o entre quadros da PCF (Fun��o de Coordena��o Pontual), um tempo de espera entre o DIFS e o SIFS (prioridade m�dia) , � usado para o servi�o de acesso com retardo, ou seja um ponto de acesso controlando outros n�s, so precisa esperar um tempo PIFS para acessar o meio.

�        Short Inter Frame Space  (SIFS) � � usado para transmiss�o de quadros carregando respostas imediatas (curtas), como ACK que possuem a mais alta prioridade.

1.3.1 Fun��o de Coordena��o Distribu�da (DCF)

Representa o m�todo de acesso b�sico do protocolo DFWMAC. � uma fun��o conhecida como CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance) com reconhecimento. A DCF trabalha semelhantemente a fun��o CSMA/CD da tecnologia de rede local cabeada (Padr�o Ethernet 802.3), apenas com uma diferen�a: o protocolo CSMA/CD do Ethernet controla as colis�es quando elas ocorrem, enquanto que o protocolo CSMA/CA do padr�o sem fio apenas tenta evitar as colis�es. A utiliza��o dessa fun��o distribu�da � obrigat�ria para todas as esta��es e pontos de acesso (APs), nas configura��es Ad Hoc e com infra-estrutura, e ela, a DCF, trabalha da seguinte maneira, quando uma esta��o deseja transmitir [Soares95]:

�        a esta��o sente o meio para determinar se outra esta��o j� est� transmitindo.

�        se o meio estiver livre h� pelo menos um intervalo de tempo DIFS, a esta��o transmite seu quadro imediatamente, caso contr�rio, ela aguarda DIFS novamente,  cada esta��o escolhe um tempo aleat�rio de retirada (Back-off time)  e atrasa esse tempo aleat�rio sua tentativa de acesso ao meio. Se ao terminar seu tempo de back-off a esta��o encontrar o meio livre, ela transmitir�. 

.        Esse tempo de back-off � escolhido por cada esta��o respeitando um limite m�ximo, que pode variar de acordo com a carga de utiliza��o da rede. Se a rede est� muito carregada, esse limite m�ximo para o tempo de retirada vai dobrando a cada colis�o at� chegar ao limite m�ximo de 255 ms. Quando a rede est� pouco carregada, esse limite permanece baixo, 7 ms, diminuindo assim os atrasos. � �bvio que quanto menor o limite, maior � a probabilidade de duas esta��es escolherem tempos de back-off iguais, provocando uma colis�o. 

�        ap�s cada transmiss�o com ou sem colis�o, a rede fica em um modo onde as esta��es s� podem come�ar a transmitir em intervalos de tempo a elas pr�-alocados.

�        ao findar uma transmiss�o, as esta��es alocadas ao primeiro intervalo t�m o direito de transmitir. Se n�o o fazem, o direito passa as esta��es alocadas ao segundo intervalo, e assim sucessivamente at� que ocorra uma transmiss�o, quando todo o processo reinicia.

�        se todos os intervalos n�o s�o utilizados, a rede entra ent�o no estado onde o CSMA comum � usado para acesso, podendo dessa forma ocorrer colis�es.

No m�todo CSMA/CA pode ocorrer colis�es e esse m�todo n�o garante a entrega correta dos dados. Com isso, uma esta��o ap�s transmitir um quadro, necessita de um aviso de recebimento (ACK) que deve ser enviado pela esta��o destino. A esta��o de destino envia o sinal de recebimento ap�s esperar apenas por um tempo SIFS, logo, nenhuma outra esta��o acessar� o meio ao mesmo tempo causando uma colis�o. Lembremos que cada esta��o precisa aguardar um tempo DIFS mais o seu tempo de retirada  Para isso, a esta��o que enviou o quadro aguarda um tempo (timeout) pelo aviso de recebimento do quadro por parte da esta��o destino. Caso esse aviso n�o chegue no tempo considerado, a esta��o origem realiza novamente a transmiss�o do quadro.

Para melhorar a transmiss�o de dados, o protocolo DFWMAC acrescenta ao m�todo CSMA/CA com reconhecimento, um mecanismo opcional que envolve a troca de quadros de controle RTS (Request To Send) e CTS (Clear To Send) antes da transmiss�o de quadros de dados. Esse mecanismo funciona da seguinte forma [Soares95]:

�        Uma esta��o, ap�s aguardar DIFS e seu tempo de retirada aleat�rio, antes de efetivamente transmitir o quadro de dados, transmite um quadro de controle RTS, que carrega uma estimativa da dura��o no tempo da futura transmiss�o do quadro de dados e o ACK associado a este, al�m do destinat�rio da transmiss�o de dados por vir..

�        A esta��o de destino ao  receber o quadro de controle RTS acerta o seu Vetor de Aloca��o de Rede (NAV). O NAV especifica quando uma esta��o tentar� acessar o meio novamente. Em resposta ao RTS, o receptot  envia um quadro de controle CTS avisando que est� pronto para receber o quadro de dados. O CTS informa as demais esta��es sobre a transmiss�o que vai ocorrer, fazendo com que estas tamb�m acertem seus NAVs. Agora, todas as esta��es est�o informadas sobre a transmiss�o e ir�o esperar para acessar o meio, podemos dizer ent�o que os sinais RTS e CTS reservam o meio para uma transmiss�o. S� ent�o, a esta��o transmissora envia o quadro de dados ap�s SIFS, que deve ser respondido com um reconhecimento (ack) enviado pela esta��o receptora. 

.        Neste caso, uma colis�o so acontecer� se duas esta��es enviarem um RTS ao mesmo tempo. O  RTS s� deve ser usado quando temos um quadro maior, pois seu uso acarreta uma sobrecarga na rede (overhead). 

O quadro RTS basicamente possui as funcionalidades de reservar o meio para a transmiss�o do quadro de dados, e de verificar se a esta��o de destino est� pronta para receber o quadro de dados, sendo esta �ltima funcionalidade devido � possibilidade da esta��o de destino estar operando no modo de economia de energia (modo power save).

A figura 2.5, apresenta a troca de dados para a transmiss�o de informa��es, usando o mecanismo opcional com RTS e CTS.

Trata-se de uma fun��o opcional que pode ser inserida no protocolo DFWMAC, sendo constru�da sobre uma fun��o de coordena��o distribu�da (DCF) para transmiss�es de quadros ass�ncronos, e � implementada atrav�s de um mecanismo de acesso ordenado ao meio, que suporta a transmiss�o de tr�fego com retardo limitado ou tr�fego ass�ncrono [Soares95].

 Para a integra��o dessas duas fun��es � pontual e distribu�da � � utilizado o conceito de superquadro, fazendo com que o protocolo possa trabalhar de uma forma em que a fun��o pontual assuma o controle da transmiss�o, para evitar a ocorr�ncia de colis�es. Para isso, o protocolo DFWMAC divide o tempo em per�odos denominados superquadros, que consiste em dois intervalos de tempo consecutivos, que s�o usados da seguinte maneira [Soares95]:

�        no primeiro tempo, controlado pela PCF, o acesso � ordenado, o que evita a ocorr�ncia de colis�es; ap�s esperar PIFS, o ponto de coordena��o d� acesso a primeira esta��o, que pode responder ap�s SIFS. Depois de aguardar mais SIFS, o coordenador d� a vez para a segunda esta��o e assim por diante. Quando uma esta��o n�o responde ap�s SIFS, o coordenador, aguarda PIFS e passa a vez para a pr�xima.

�        no segundo tempo, controlado pela DCF, o acesso baseia-se na disputa pela posse do meio, podendo ocorrer colis�es.

Qual é o método de acesso utilizado pela Ethernet?

Qual dos métodos de controle de acesso abaixo está relacionado com a tecnologia Ethernet?

Quais são os tipos de rede Ethernet?

São exemplos de padrões Ethernet?