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802.11e pour QoS

802.11e pour QoS

La technologie Wi-Fi basée sur la norme 802.11 est désormais largement répandue dans son utilisation. Non seulement il est utilisé pour fournir une véritable fonctionnalité LAN sans fil (WLAN), mais il est également largement utilisé pour fournir une connectivité mobile localisée en termes de «hotspots». Une variété de saveurs de l'IEEE 802.11 sont disponibles: 802.11a, 802.11b, 802.11g, et ces différentes normes fournissent des vitesses de débit de données différentes et fonctionnent sur différentes bandes.

L'une des principales lacunes des applications en développement pour le Wi-Fi est qu'il n'est pas possible d'attribuer une qualité de service requise pour l'application particulière. Désormais, avec IEEE 802.11e, le problème de qualité de service ou de qualité de service est en train d'être résolu.


Le besoin de QoS

La question de la qualité de service et de la qualité de service sur le Wi-Fi 802.11 revêt une importance particulière dans certaines applications et, par conséquent, le 802.11e y répond. Pour les applications de navigation telles que la navigation sur Internet pour l'envoi d'e-mails, les retards dans la réception des réponses ou l'envoi de données n'ont pas d'impact majeur. Cela entraîne des téléchargements lents ou de petits retards dans l'envoi des e-mails. Bien que cela puisse avoir un petit inconvénient pour l'utilisateur, il n'y a pas d'impact opérationnel réel sur le service fourni. Cependant, pour des applications telles que la transmission vocale ou vidéo comme la voix sur IP, la VoIP, l'impact est beaucoup plus important et cela crée un besoin beaucoup plus grand pour le 802.11e. Les retards, la gigue et les paquets manquants entraînent une perte de données par le système et une mauvaise qualité du service. En conséquence, pour ces applications sensibles au temps, il est nécessaire de pouvoir hiérarchiser le trafic. Cela ne peut être fait qu'en attribuant un niveau de priorité de service aux paquets envoyés, et tout cela est maintenant traité par la norme IEEE 802.11e.


Couche MAC

La manière dont les données sont transmises et contrôlées a un impact majeur sur la manière dont la qualité de service est atteinte. Ceci est largement déterminé par la manière dont la couche de contrôle d'accès au support (MAC) fonctionne. Dans le 802.11, il existe deux options pour la couche MAC. Le premier est un schéma de contrôle centralisé appelé fonction de coordination de point (PCF), et le second est une approche basée sur la contention appelée fonction de coordination distribuée (DCF). Parmi ces quelques fabricants de puces et d'équipements ont mis en œuvre le PCF et l'industrie semble avoir adopté l'approche DCF.

Le mode PCF prend en charge dans une certaine mesure les flux de trafic sensibles au temps. Les points d'accès sans fil envoient périodiquement des trames de balise pour communiquer la gestion et l'identification du réseau qui sont spécifiques à ce WLAN. Entre l'envoi de ces trames, PCF divise la trame de temps en une période sans contention et une période de contention. Si PCF est activé sur la station distante, il peut transmettre des données pendant les périodes d'interrogation sans contention. Cependant, la principale raison pour laquelle cette approche n'a pas été largement adoptée est que les temps de transmission ne sont pas prévisibles.

L'autre schéma, DCF, utilise un schéma appelé Carrier Sense Multiple Access with Collision Evitement (CSMA / CA). Dans ce schéma, la couche MAC envoie des instructions pour que le récepteur recherche d'autres porteuses émettant. S'il n'en voit aucun, il envoie son paquet après un intervalle donné et attend un accusé de réception. Si quelqu'un n'est pas reçu, il sait que son paquet n'a pas été reçu avec succès. Il attend ensuite un intervalle de temps donné et vérifie également le canal avant de réessayer d'envoyer son paquet de données.

En termes plus précis, l'émetteur utilise une variété de méthodes pour déterminer si le canal est en cours d'utilisation, en surveillant l'activité à la recherche de signaux réels et en déterminant également si des signaux peuvent être attendus. Ceci peut être réalisé parce que chaque paquet transmis comprend une valeur indiquant la durée pendant laquelle la station émettrice s'attend à occuper le canal. Cela est noté par toutes les stations qui reçoivent le signal, et ce n'est qu'à l'expiration de ce délai qu'elles peuvent envisager de transmettre.

Une fois que le canal semble inactif, la station émettrice potentielle doit attendre pendant une période égale à l'espace inter-trame DCF (DIFS). Si le canal a été actif, il doit d'abord attendre un temps composé du DIFS plus un nombre aléatoire de créneaux d'arrêt. Cela permet de garantir que si deux stations attendent de transmettre, elles n'émettent pas toutes les deux ensemble, puis émettent ensemble à plusieurs reprises.

Une heure connue sous le nom de fenêtre de conflit (CW) est utilisée pour cela. Il s'agit d'un nombre aléatoire d'emplacements de retrait. Si un émetteur ayant l'intention d'émettre sent que le canal devient actif, il doit attendre que le canal se libère, en attendant une période aléatoire pour que le canal se libère, mais cette fois en permettant une CW plus longue.

Alors que le système fonctionne bien pour empêcher les stations de transmettre ensemble, le résultat de l'utilisation de ce système d'accès est que si le niveau d'utilisation du réseau est élevé, alors le temps nécessaire pour que les données soient transférées avec succès augmente. Il en résulte que le système semble devenir plus lent pour les utilisateurs. Compte tenu de cela, les WLAN peuvent ne pas fournir une qualité de service appropriée dans leur forme actuelle pour les systèmes où un transfert de données en temps réel est nécessaire.


Présentation de QoS

Le problème peut être résolu en introduisant un identifiant de qualité de service et de qualité de service dans le système. De cette manière, les applications où une qualité de service élevée est requise peuvent étiqueter leurs émissions et avoir la priorité sur les transmissions transportant des données qui ne nécessitent pas de transmission et de réponse immédiates. De cette manière, le niveau de retard et de gigue sur des données telles que celles utilisées pour la VoIP et la vidéo peut être réduit.

Pour introduire l'identifiant QoS, il a été nécessaire de développer une nouvelle couche MAC et cela a été entrepris sous la norme IEEE 802.11e. En cela, le trafic se voit attribuer un niveau de priorité avant la transmission. Ceux-ci sont appelés niveaux de priorité utilisateur (UP) et il y en a huit au total. Cela fait, l'émetteur donne la priorité à toutes les données qu'il doit attendre d'être envoyées en lui attribuant l'une des quatre catégories d'accès (AC).

Afin de réaliser les fonctions requises, la couche MAC repensée reprend les aspects à la fois du DCF et du PCF des alternatives de couche MAC précédentes et est appelée fonction de coordination hybride (HCF). En cela, les éléments modifiés du DCF sont appelés accès au canal distribué amélioré (EDCA), tandis que les éléments du PCF sont appelés accès au canal contrôlé HCF (HCCA).


EDCA

Parmi ceux-ci, l'EDCA fournit un mécanisme par lequel le trafic peut être hiérarchisé mais il reste un système basé sur la contention et ne peut donc pas garantir une qualité de service satisfaisante. Compte tenu de cela, il est toujours possible que des émetteurs avec des données de moindre importance puissent encore préempter des données d'un autre émetteur avec des données de plus grande importance.

Lors de l'utilisation d'EDCA, une nouvelle classe d'espace intertrame appelée Arbitration Inter Frame Space (AIFS) a été introduite. Ceci est choisi de telle sorte que plus la priorité du message est élevée, plus l'AIFS est court et associé à celui-ci, il y a également une fenêtre de contention plus courte. L'émetteur accède alors au canal de la manière normale, mais compte tenu de l'AIFS plus court et de la fenêtre de contention plus courte, cela signifie que plus il a de chances d'accéder au canal. Bien que, statistiquement, un message de priorité plus élevée obtienne généralement le canal, ce ne sera pas toujours le cas.


HCCA

Le HCCA adopte une technique différente, utilisant un mécanisme d'interrogation. En conséquence, il peut fournir des garanties sur le niveau de service qu'il peut fournir, et ainsi offrir un véritable niveau de qualité de service. En utilisant cela, l'émetteur peut accéder à un canal radio pour un nombre donné de paquets, et ce n'est qu'après que ceux-ci ont été envoyés que le canal est libéré.

La station de contrôle qui est normalement le point d'accès est connue sous le nom de coordinateur hybride (HC). Il prend le contrôle de la chaîne. Bien qu'il ait un IFS, il a ce qu'on appelle un IFS de coordination de points. Comme il est plus court que le DIFS mentionné précédemment, il prendra toujours le contrôle du canal. Une fois qu'il a pris le contrôle, il interroge toutes les stations ou émetteurs du réseau. Pour ce faire, il diffuse une trame particulière indiquant le début de l'interrogation, et il interroge chaque station à tour de rôle pour déterminer la priorité la plus élevée. Cela permettra alors à l'émetteur avec les données les plus prioritaires de transmettre, bien que cela entraînera des retards plus longs pour le trafic qui a une priorité inférieure.

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Voir la vidéo: Wireless QoS, part 3-b (Octobre 2020).