Title: Projektgruppe Mobile und Drahtlose Netzwerkkommunikation
1ProjektgruppeMobile und Drahtlose
Netzwerkkommunikation
- Matthias Grünewald Christian Schindelhauer
- Stefan Rührup Klaus Volbert
2Grundlagen Netzwerke
- Aus Tanenbaum, Computer Networks
3OSI-Schichtenmodell
4Schnittstellen und Kommunikation
5Schichtenkurz-beschreibung
- Physikalische Schicht
- Beschreibung Übertragung einzelner Bits
(Frequenz, Amplitude Modulation, Demodulation) - Verbindungsschicht (Sicherungsschicht)
- Mediumzugriffsschicht (Medium Access Control
MAC Layer) - Wer darf senden?
- Logical Link Control Layer (LLC-Layer)
- Bestätigungen, Fehlerkontrolle,
Kontrollnachrichten
- Netzwerkschicht
- Routing
- Congestion Control
- Transportschicht
- Zerlegung Datenströme in Pakete
- End-to-End-Schicht
- Congestion Control
- Sitzungsschicht
- Steuert Kommunikation zwischen Endgeräte
- Synchronisation
- Präsentationsschicht
- Interpretation der Daten
- Anwendungsschicht
- Email, FTP, HTTP
6Reduziertes Schichtenmodell
- Tanenbaum beschränkt sich auf
7Physikalische Schicht (I)
Elektromagnetische Frequenzbereiche
Arbeitsbereich
8Physikalische Schicht (II)El.magn. Wellen
- Geradlinige Ausbreitung im Vakuum
- Einschränkung durch
- Dämpfung in der Luft (insbesondere HV, VHF)
- Abschattung
- Reflektion
- Streuung an kleinen Hindernissen
- Beugung an scharfen Kanten
9Physikalische Schicht (III)El.magn. Wellen
- Mehrwegeausbreitung (Multiple Path Fading)
- Signal kommt aufgrund von Reflektion, Streuung
und Beugung auf mehreren Wegen beim Empfänger an - Zeitliche Streuung führt zu Interferenzen
- Fehlerhafter Dekodierung
- Abschwächung
- Probleme durch Mobilität
- Kurzzeitige Einbrüche (schnelles Fading)
- Andere Übertragungswege
- Unterschiedliche Phasenlage
- Langsame Veränderung der Empfangsleistung
(langsames Fading) - Durch Verkürzen, Verlängern der Entfernung
Sender-Empfänger
10Physikalische Schicht (IV)Empfang von Daten
- Empfangsleistung Sendeleistung ?
Abstandsverlust - Abstandsverlust (path loss) 1/rß
- ß ? 2,5
- Signal zu Interferenz Rauschverhältnis(Signal
to Interference Noise Ration ? SINR) - S Empfangsleistung von gewünschten Sender
- I Empfangsleistung von störenden Sender(n)
- N Sonstiges Störungen (z.B. Rauschen)
- Notwendig
11Data Link Layer (I)
- Drei grundsätzliche Alternativen
- Nichtbestätigtes verbindungsloser Dienst
- Bestätigter verbindungsloser Dienst
- Bestätigter verbindungsorientierter Dienst
- Framing (Rahmenkontrolle)
- Zeichenzählen
- Start-/End-symbole
- Start-/End-Flags
- Erkennung durch physikalische Schicht
12Data Link Layer (II)
- Fehlerkontrolle
- Checksums
- Fehlerkorrigierende Codes
- Flußkontrolle
- Kann der Empfänger Daten nicht bearbeiten, muß
der Sender unterrichtet werden - Vermeidung von Deadlocks
- Z.B. A wartet auf B und B auf A
- Kann vermdieden werden durch
- Zustandsdiagrammbeschreibung der Verbindung
- Petri-Netz-Modell
13Data Link Layer (III)MAC-Layer
- Kollisionsfreie Protokolle
- Bit-Map-Protokoll
- Binary Countdown
- Limited Contention
- Adaptive Tree Walk
- Wavelength Divsion Multiple Acess (WDMA)
- Bestimmte Zeitslots sind reserviert für die
Mediumzugriffskontrolle
- Mediumzugriff ist eines der Hauptprobleme von
mobilen Netzwerken - Multiple Access Protocols
- Back-Off-Protokolle
- ALOHA, Pure Aloha, Slotted Aloha
- Carrier Sense Multiple Access Protocols (CSMA)
- p-persistent CSMA
- Zuerst Kanal abhören, dann senden mit Wkeit p
senden - CSMA mit Collision Detection (CSMA/CD)
14Data Link Layer (IV)MAC-Layer
- Problem mit CSMA
- Hidden Station Problem
- Exposed Station Problem
- Lösung Multiple Access with Collision Avoidance
- RTS, CTS
15Netzwerkschicht (I)
- Designalternativen
- Virtual Circuit
- Verbindungsorient
- Angelehnt an Telefonsystem
- Verbindung wird aufgebaut
- Und wieder ausgelöst
- Datagrammauslieferungsdienst
- Pakete (Datagramm Data /- Telegramm)
- Werden unabhängig voneinander weitergereicht
16Netzwerkschicht (II)Routing (a)
- Konflikt Fairness und Durchsatz
17Netzwerkschicht (III)Routing (b)
- Shortest Path Routing, z.B
- Minimiere Hops zwischen Sender und Empfänger
- Minimiere (euklidische) Distanz
- Minimiere Energieaufwand
- Flooding
- Sende Paket in jede Richtung außer der
ursprünglichen - Selective Flooding
- Sende Paket ungefähr in die richtige Richtung
- Flußbasiertes Routing
- Optimiere Nachrichtendurchsatz
18Netzwerkschicht (IV)Routing (c)
- Distanz-Vektor-Routing
- Dynamische Variante von Shortest Path Routing
- Count-to-Infinity-Problem
- Split-Horizon Hack
- Link State Routing
19Netzwerkschicht (V)Routing (d)
- Routing in mobilen Netzwerken
20Netzwerkschicht (VI)Congestion Control
- In Netzwerkschicht kann hohes Datenaufkommen
Staus verursachen - Gegen kurze Spitzenlasten
- Leaky-Bucket-Algorithmus
- u.v.a
21Transportschicht (I)
- Quality of Service (QoS)-Parameter
- Connection establishment delay
- Zeit zum Aufbau einer Verbindung
- Connection establishment failure probability
- Wkeit, dass Verbindung nicht in der Zeit
aufgebaut wird - Throughput
- Garantierter Durchsatz
- Transit Delay
- Zeit zwischen Abgang und Eingang der Daten
- Residual error ratio
- Anteil verlorener Daten
- Protection
- Verschlüsselung
- Priority
- Möglichkeit Nachrichten priorisiert zu befördern
- Resilience
- Wkeit, dass Verbindung spontan zusammenbricht
22Transportschicht (II)
- QoS im Internet ??
- Verbindungsaufbau
- Verbindungsende
- Zwei Armeen-Problem
23Transportschicht (III)Congestion Control
- Die beste Staubeseitigung ist weniger Verkehr
- Daher Backoff-Protokolle auch in der
Transportschicht, z.B. - AIMD in TCP
24Zusammenfassung
- Nicht alle Schichten müssen implementiert werden
- Für viele Netzwerkschichten gibt es vereinfache
Algorithmen - Mobile Ad-Hoc-Netzwerke stellen (mitunter) neue
Anforderungen - Z.B. Sendereichweitenanpassung nicht kompatibel
zu RTS/CTS - Notwendig
- Vor der Implementation Netzwerkschichten des
Netzwerks bestimmen und spezifizieren - Für jede Schicht eine Designentscheidung treffen
- Z.B. Datagramm/Virtual Circuit in Netzwerkschicht
25Vielen Dank
-
-
- und viel Erfolg beim Netzwerkentwurf .