Show page

Differences

This shows you the differences between two versions of the page.

--- isrm:laboratoare:03 [2014/10/27 12:02]
dragos.niculescu
+++ isrm:laboratoare:03 [2019/11/29 08:53] (current)
dragos.niculescu [Materiale ajutătoare]
@@ Line 1: / Line 1: @@
-==== Laboratorul 3 ====
+====== Laboratorul 3 ======
-=== Capacitatea WiFi ===
+===== Materiale ajutătoare =====
+Teorie:
+  * Despre modulațiile DSSS-CCK și OFDM - quick intro bun [[http://www.rfwireless-world.com/Terminology/CCK-vs-DSSS-vs-OFDM.html|aici]]
+  * Despre comuncația la lower level MAC - quick intro [[https://www.cwnp.com/802.11-mac-series-ndash-basics-mac-architecture-ndash-part-1-3/|aici]]
+  * studiu similar pentru a/g/n/ac, agregare [[http://80211notes.blogspot.com/2014/03/phy-rate-and-udp-throughput.html|80211notes]]
+===== Concepte (rezumat) =====
+  * Modulație PHY - Modulația este un proces folosit în telecom prin care modificăm parametrii unui semnal cu scopul de a transmite informații. Dacă la radio am auzit de AM (modularea în amplitudine a semnalului) sau FM (modularea în frecvență a semnalului) în WiFi întâlnim preponderent DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum), CCK (Complementary Code Keyring) și, cea mai modernă, inclusiv în tehnologia 802.11ac și 4G-LTE: OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
+  * Cadrele (frame-urile) în wifi - vă veți tot lovi de conceptele astea fie prin curs, fie prin standard, fie chiar și prin kernelul de Linux:
+  * Pachetele ETH/IP/UDP cu care suntem familiari circulă prin WiFi conform figurii de mai jos (valabil pentru orice standard) - în lumea wifi ele poartă numele de MSDU (MAC Service Data Unit)
+{{ :isrm:laboratoare:f.png?500 |}}
+  * La nivel MAC (L2) clientții (în standard îi întâlniți sub numele de STA de la stații) comunică cu AP (access point) prin MPDU - MAC Protocol Data Units. Headerul de MAC va conține chestii de interes pentru noi în acest laborator:
+    * dataRate (sau MCS):
+        * la frame-uri de tip "legacy" (802.11a și 802.11b/g) întâlnim valori în Mbps:
+            * Uzual pentru 802.11b (2.4 GHz DSSS-CCK): 1, 2, 5.5, 11 Mbps
+            * Uzual pentru 802.11g (2.4 GHz ERP-OFDM): 6, 12, 36, 54 Mbps
+            * Uzual pentru 802.11a (5 GHz ERP-OFDM): 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 Mbps
+         * Acestea sunt valori "teoretice" maxime care pot fi atinse de standardul respectiv
+    * **OPȚIONAL**: la frame-uri de tip HT/VHT (802.11n/802.11ac) întâlniți valori de MCS de la 0 la 9 care conțin informații despre schema de modulare (BPSK, QPSK, QAM etc.) și rata de codare
+    * duration - durata în microsecunde a semnalului modulat pe aer prin simboluri - cât timp va ține acest device mediul ocupat cu transmiterea pachetului plus timpul pe care acesta îl cere pentru ACK la nivel de wifi (SIFS)
+    * CRC - 4 bytes adăugați de stivă pentru validarea MSDU-ului
+    * Mai sunt și altele dar nu intră în scopul acestui laborator
+    * La nivel PHY: avem PSDU (PLCP Service Data unit) și PPDU (PLCP Protocol Data Unit - o sumă de PSDU-uri)
+    * **Algoritmul de acces la mediu în wifi**:
+        * DCF (Distributed Coordinated Function) - întâlnită la majoritatea AP-urilor și clienților de 802.11 a/b/g/n, dar și la unele device-uri 802.11ac mai ales de tip Wave1
+        * EDCA (Enhanced Distributed Channel Access) - întâlnim de la 802.11ac în sus
+        * acestea afectează durata unei tranzacții atomice de transmitere a unui cadru (care nu e doar timpul în microsecunde necesar plasării simboluri PHY pe aer)
+    * **Durata de transmitere** a unui cadru wifi cu tehnologia DCF pe aer e suma următoarelor elemente
+        * DIFS - DCF Inter Frame Spacing - o valoare care spune device-urilor Wifi așa: dacă mediul e liber pentru un timp egal cu DIFS atunci puteți transmite cadrul vostru
+        * Slot time - arbitraj - durate de timp definite de layerul de MAC pentru inter-frame spacing - depinde de tehnologia de PHY
+        * transmiterea PPDU-ului pe aer: antet PHY, antet MAC, header IP, header UDP sau TCP, Payload L4 de x octeți, CRC (4 bytes)
+        * SIFS - Short Inter Frame Spacing - durata de timp în care mă aștept să primesc ACK la nivel wifi (L2) de la celălalt device că a recepționat corect cadrul
+        * ACK - durata de timp ocupată pe aer de cadrul de tip ACK - el e trimis tot cu o modulație (dataRate) în format legacy - de obicei se alege cea mai mică rată pe care o suportă un anumit standard (e.g 6 Mbps pentru 802.11a/g OFDM și 1 Mbps pentru 802.11b DSSS-CCK)
+===== Scop =====
+Scopul acestui laborator este de a calcula capacitatea unui canal 802.11 pentru diverse standarde, în condiții ideale.
+Vom face o analiză teoretică folosind temporizările, randomizările, și dimensiunile antetelor din standard, versus estimarea în simulator. Cazurile de interes sunt:
+  * 802.11b, 802.11g - PHY în 2.4 GHz, PHY modulat în DSSS-CCK respectiv ERP-OFDM
+  * 802.11a - PHY în 5 GHz, PHY modulat în ERP-OFDM
+  * cu și fără RTS/CTS
+  * trafic de tip UDP și TCP
+  * clienți multipli la un AP downlink și uplink
+===== Capacitatea WiFi =====
 Scopul acestui laborator este de a calcula capacitatea unui canal 802.11 pentru diverse standarde, în condiții optime. Vom face o analiză teoretică folosind temporizările, randomizările, și dimensiunile antetelor din standard, versus estimarea în simulator. Cazurile de interes sunt:
@@ Line 8: / Line 56: @@
   * clienți multipli la un AP downlink, uplink
-== Capacitatea ideală teoretică ==
+====  Capacitatea ideală teoretică ====
     * 802.11b Antet PHY de 192biți trimis la MCS=1Mbps  {{:isrm:laboratoare:03:802.11b.phy.preamble.png?400| }}
-    *
     * 802.11g Antet PHY de 16us + 24biți trimis la MCS=6Mbps {{:isrm:laboratoare:03:erp-ofdm.11ag.png?600| }}
-    * calculați durata unei tranzacții atomice de transmitere a unui cadru: DIFS, arbitraj, PHY header, MAC header, IP/UDP header, UDP Payload, FCS, SIFS, ACK
+    * calculați durata unei tranzacții atomice de transmitere a unui cadru: DIFS, arbitraj, PHY header, MAC header, IP/UDP header, UDP Payload de x octeți, FCS, SIFS, ACK
-      * atenție: MAC, IP,UDP,Payload, CRC și corp ACK se transmit prin aer la rata MCS
+      * atenție: MAC, IP,UDP,Payload, CRC și corp ACK se transmit prin aer la rata MCS, măsurată în bps
     * folosiți duratele temporizărilor specificate în standard, și dimensiunile antetelor PHY din schemele de mai sus
       *  11b: slot=20, SIFS=10, DIFS=50
       *  11g: slot=9, SIFS=10, DIFS=28
     * pentru început determinați durata în microsecunde a unei tranzacții (separat 11b și 11g)
-      *Durata pentru 802.11b - spoiler (( 50 + 310 + 192 + (24 + 20 + 8 + x + 4)*8/MCS + 10 + 192 + 14*8/MCS ))
+      *Durata pentru 802.11b (( 50 + 310 + 192 + (24 + 20 + 8 + x + 4)*8/MCS + 10 + 192 + 14*8/MCS ))
-    * scrieți funcția Throughput_11b(x) unde x este payload UDP, iar MCS(o constantă) ia valorile din standard 11b=1, 2, 5.5, 11
+    * scrieți funcția Throughput_11b(x) unde x este payload UDP, iar MCS(o constantă) ia valorile din standard 11b=1, 2, 5.5, 11 (( ''gnuplot> Throughput_11b(x) = x*8 /(764 + (70 + x)*8/MCS)'' ))
-      * spoiler (( ''gnuplot> Throughput_11b(x) = x*8 /(764 + (70 + x)*8/MCS)'' ))
     * scrieți funcția Throughput_11g(x) unde x este payload UDP, iar MCS ia valorile din standard 11g=6, 12, 36, 54
     * deduceți modul în care debitul obținut în Mbps depinde de MCS și de dimensiunea UDP payload
@@ Line 32: / Line 78: @@
       * {{:isrm:laboratoare:03:11g.ovhd.png?linkonly|rezultat}}
-== Capacitatea ideală simulare ==
+====  Capacitatea ideală simulare ====
-  * Pentru un singur client, se vor repeta curbele de mai sus folosind ns-2. Scriptul {{isrm:laboratoare:03:infra.tcl}} configurează la (0,0) un AP și n-1 noduri plasate în vecinătatea sa. Traficul este generat de la AP către fiecare nod.
+  * Pentru un singur client, se vor repeta curbele de mai sus folosind ns-2. Scriptul {{isrm:laboratoare:src:infra.tcl}} configurează la (0,0) un AP și n-1 noduri plasate în vecinătatea sa. Traficul este generat de la AP către fiecare nod.
   * pentru capacitatea ideală, folosim un AP, un client,trafic de tip UDP
   * necesită parametrii ''-run_tcp 0 -nn 2 -packetSize 100 -sendingRate 1Mbps ''
@@ Line 43: / Line 89: @@
     * De ce? [[http://www.bandcalc.com/| VoIP]] ~ 20-300; DNS, TCP~ 500; Ethernet=1500; 802.11 Beacon=380
   * repetați experimentele cu RTS/CTS activat. Ce impact are asupra pachetelor mari? Dar a celor mici?
+  * Pentru [[http://80211notes.blogspot.com/2014/03/phy-rate-and-udp-throughput.html|11n și 11ac]] situația este chiar mai gravă, iar soluția este agregarea de cadre.

isrm/laboratoare/03.1414404164.txt.gz · Last modified: 2014/10/27 12:02 by dragos.niculescu

Show page Old revisions

Media Manager Back to top

Differences

Cursuri

Laboratoare

Resurse