Impatto del carrier sensing e della Fresnel zone in reti locali wireless ad hoc 802.11
Autore
Paolo Longo - Università degli Studi di Pisa - [2002-03]
Documenti
Abstract
Con lo sviluppo e la diffusione della comunicazione cellulare è cresciuto il fabbisogno di comunicare con altre persone in qualsiasi parte del mondo in cui ci troviamo.
Oggigiorno la telefonia mobile comprende sistemi sempre più sofisticati che tendono ad estendere il concetto di apparecchiatura telefonica, atta puramente alla sola comunicazione vocale, al concetto di mobile smartphone (telefoni cellulari intelligenti); questi sono dei telefoni cellulari che si avvicinano ai computer portatili (ovviamente con possibilità più limitate rispetto ad essi) che, oltre a gestire traffico vocale, utilizzano traffico dati per lo scambio di SMS , EMS , MMS ed infine permettono la navigazione Internet: l’ultima generazione di telefoni cellulari implementati con la tecnologia UMTS, rendono più funzionale il concetto di “stay connect” cioè stare sempre connessi ad Internet.
Quindi con i concetti di mobile smartphone e di “stay connect” si è data la possibilità di accedere ad Internet quando, come e dove si vuole senza nessun confine e nessun limite. Tale concetto si è anche ribaltato sulle reti locali di computer in cui alcuni nodi della rete non potevano più essere fissi a causa della mobilità da parte dell’utente. Da qui infatti nasce il concetto del mobile computing.
Il mobile computing può essere considerato lo sviluppo successivo delle reti di computer fisse o wired come per i telefoni cellulari sono i mobile smartphone. Questo concetto infatti estende la local area network, che è puramente wired, in una wireless local area network (WLAN) che può essere mista, cioè wired e wireless al tempo stesso (infrastructured network), o puramente wireless (ad hoc network).
Le infrastructured network sono costituite da gateway fissi e cablati, e da bridge tra la rete wireless e la rete fissa, che essi stessi sono delle stazioni base, chiamati access-point. Questi punti di accesso gestiscono il traffico tra i computer fissi ed i computer mobili che in quel momento si trovano nel loro raggio di comunicazione. Questa architettura di rete wireless ricorda molto quella usata per la telefonia cellulare in cui le stazioni radio base sono gli access-point e i cellulari sono i computer portatili, ripetendone in maniera analoga alcune problematiche. Una di queste, ad esempio, è gestire in maniera efficiente l’handoff presente durante il movimento di un portatile che esce dal raggio d’azione di un access-point ed entra in quello di un altro, garantendone così la continuità della comunicazione dei dati tra il portatile e la rete.
Il secondo tipo di reti wireless è la rete mobile senza infrastruttura fissa comunemente conosciuta come ad hoc network. Reti come questa non hanno router fissi e tutti i nodi hanno la possibilità di muoversi e di connettersi tra loro in modo puramente arbitrario. I nodi di questa rete funzionano come dei router che scoprono e mantengono i percorsi verso altri nodi. Esempio di applicazioni delle reti ad hoc sono le operazioni di ricerca e salvataggio di emergenza, meeting o convention nei quali i partecipanti desiderano condividere velocemente le loro informazioni, e l’operazione di acquisizione dei dati in zone della Terra inospitali.
In seguito ci interesseremo principalmente delle ad hoc networks e di tre problematiche che possono incidere negativamente sulle loro prestazioni: la Fresnel Zone, la zona di Carrier Sensing e la presenza di connessioni Multi Rate.
Abbiamo affrontato queste problematiche compiendo alcune serie di esperimenti in outdoor, per i primi due aspetti, e di una serie di esperimenti in indoor, per l’ultimo, utilizzando sempre reti ad hoc statiche.
La struttura della tesi è la seguente:
- Capitolo 1: fornisce una descrizione delle WLAN in termini di caratteristiche, di tecnologie usate e di possibili applicazioni;
- Capitolo 2: descrive in maniera dettagliata lo standard IEEE 802.11;
- Capitolo 3: presenta l’ambiente di sperimentazione, descrivendone gli strumenti software ed hardware utilizzati;
- Capitolo 4: descrive gli esperimenti effettuati e la loro analisi;
- Capitolo 5: sintetizza i risultati del lavoro compiuto indicandone possibili sviluppi.
Oggigiorno la telefonia mobile comprende sistemi sempre più sofisticati che tendono ad estendere il concetto di apparecchiatura telefonica, atta puramente alla sola comunicazione vocale, al concetto di mobile smartphone (telefoni cellulari intelligenti); questi sono dei telefoni cellulari che si avvicinano ai computer portatili (ovviamente con possibilità più limitate rispetto ad essi) che, oltre a gestire traffico vocale, utilizzano traffico dati per lo scambio di SMS , EMS , MMS ed infine permettono la navigazione Internet: l’ultima generazione di telefoni cellulari implementati con la tecnologia UMTS, rendono più funzionale il concetto di “stay connect” cioè stare sempre connessi ad Internet.
Quindi con i concetti di mobile smartphone e di “stay connect” si è data la possibilità di accedere ad Internet quando, come e dove si vuole senza nessun confine e nessun limite. Tale concetto si è anche ribaltato sulle reti locali di computer in cui alcuni nodi della rete non potevano più essere fissi a causa della mobilità da parte dell’utente. Da qui infatti nasce il concetto del mobile computing.
Il mobile computing può essere considerato lo sviluppo successivo delle reti di computer fisse o wired come per i telefoni cellulari sono i mobile smartphone. Questo concetto infatti estende la local area network, che è puramente wired, in una wireless local area network (WLAN) che può essere mista, cioè wired e wireless al tempo stesso (infrastructured network), o puramente wireless (ad hoc network).
Le infrastructured network sono costituite da gateway fissi e cablati, e da bridge tra la rete wireless e la rete fissa, che essi stessi sono delle stazioni base, chiamati access-point. Questi punti di accesso gestiscono il traffico tra i computer fissi ed i computer mobili che in quel momento si trovano nel loro raggio di comunicazione. Questa architettura di rete wireless ricorda molto quella usata per la telefonia cellulare in cui le stazioni radio base sono gli access-point e i cellulari sono i computer portatili, ripetendone in maniera analoga alcune problematiche. Una di queste, ad esempio, è gestire in maniera efficiente l’handoff presente durante il movimento di un portatile che esce dal raggio d’azione di un access-point ed entra in quello di un altro, garantendone così la continuità della comunicazione dei dati tra il portatile e la rete.
Il secondo tipo di reti wireless è la rete mobile senza infrastruttura fissa comunemente conosciuta come ad hoc network. Reti come questa non hanno router fissi e tutti i nodi hanno la possibilità di muoversi e di connettersi tra loro in modo puramente arbitrario. I nodi di questa rete funzionano come dei router che scoprono e mantengono i percorsi verso altri nodi. Esempio di applicazioni delle reti ad hoc sono le operazioni di ricerca e salvataggio di emergenza, meeting o convention nei quali i partecipanti desiderano condividere velocemente le loro informazioni, e l’operazione di acquisizione dei dati in zone della Terra inospitali.
In seguito ci interesseremo principalmente delle ad hoc networks e di tre problematiche che possono incidere negativamente sulle loro prestazioni: la Fresnel Zone, la zona di Carrier Sensing e la presenza di connessioni Multi Rate.
Abbiamo affrontato queste problematiche compiendo alcune serie di esperimenti in outdoor, per i primi due aspetti, e di una serie di esperimenti in indoor, per l’ultimo, utilizzando sempre reti ad hoc statiche.
La struttura della tesi è la seguente:
- Capitolo 1: fornisce una descrizione delle WLAN in termini di caratteristiche, di tecnologie usate e di possibili applicazioni;
- Capitolo 2: descrive in maniera dettagliata lo standard IEEE 802.11;
- Capitolo 3: presenta l’ambiente di sperimentazione, descrivendone gli strumenti software ed hardware utilizzati;
- Capitolo 4: descrive gli esperimenti effettuati e la loro analisi;
- Capitolo 5: sintetizza i risultati del lavoro compiuto indicandone possibili sviluppi.
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