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:: Protocolli avanzati di rete - Appunti del 18 Maggio ::
Performance del DCF
Per via della gestione del MAC, il protocollo 802.11 butta via il 30% del bitrate, qualunque sia quello nominale di partenza. Rispetto ad ethernet lo spreco è molto maggiore, anche perché la sua unica preoccupazione è la gestione del payload.
Facciamo ora un po' di considerazioni sui tempi.
L' Overall trasmission time (T) è dato dalla somma dei tempi di trasmissione (TTR) e quelli di overhead (TOV), questi ultimi influenzati dai vari DIFS, SIFS e tempi di ack visti nelle lezioni precedenti. Se poi consideriamo più di due stazioni dovremo introdurre nel nostro calcolo anche il tempo di contesa tcont(N), stimato come:
, dove:
- SLOT è il tempo di slot che abbiamo a disposizione (posso trasmettere solo nel tempo di slot)
- Pc(N) è la probabilità di collisione (ci torneremo tra un attimo)
- CWmin è il tempo della contention window, da dividere per due dato che va considerata anche la parte che coinvolge il destinatario. In modalità di trasmissione che non prevede contesa questo fattore può essere tranquillamente omesso
Probabilità di collisione
Abbiamo detto che la Pc(N) è la probabilità di collisione, e in particolare si tratta del numero di collisioni (in proporzione) che avvengono prima che si riesca a inviare con successo il pacchetto. Vediamo come calcolarla:
Ricostruiamo il significato della formula studiandola sezione per sezione:
- 1/CWmin
probabilità che io scelga un certo slot
- (1 - (1/CWmin)N-1
probabilità che nessuna delle N-1 stazioni che stanno trasmettendo scelga il mio slot tra tutti quelli della contention window
- 1 - (1 - (1/CWmin)N-1
probabilità che almeno una stazione scelga il mio stesso slot, e che quindi avvenga una collisione
Se il numero di stazioni N è uguale a 1, allora Pc(N) = 0 e quindi riesco a trasmettere per tutta la durata della CW rimanendo sempre in fase di contesa. Se invece ho certezza di collisione, e dunque Pc(N) = 1, allora farò solo contention avoidance, con conseguente ripartizione della banda.
Anomalie della 802.11
Tra host con tasso di trasmissione alto e quelli con tasso di trasmissione basso l'unica cosa che rimane invariata sono i tempi di contesa, mentre cambiano i tempi di overhead e di trasmissione del payload.
Calcoliamo l'utilizzo del canale per i "fast host":
, dove:
- Tf è il tempo di scrittura
- Ts è il tempo di invio
- Pc(N) indica il numero di volte in cui devo riscrivere il pacchetto prima di ricevere un ack
- tjam è il tempo legato all'exponential back-off
- N è il numero di stazioni
Il tjam viene stimato come la media tra le volte che va a buon fine il meccanismo di back-off e quelle in cui fallisce.
Gli "slow lost" avranno la stessa identica formula, in cui ovviamente varieranno solo i valori di tf e ts.
E allora? Dov'è l'anomalia?
L'anomalia sta nel fatto che fast host e slow host hanno lo stesso throughput, nonostante la grossa differenza di durata tra i tempi di trasmissioni del payload. Il motivo va ricercato nella forte predominanza del tempo di contesa: anche se tf e ts dei fast sono molto superiori rispetto a quelli slow, gli host veloci dovranno aspettare per un tjam maggiore dal momento che quelli lenti - in quanto tali - ci mettono una vita a finire il loro turno.
Su questo INCREDIBILE e STUPEFACENTE risultato sono stati fatti fior fiori di studi e simulazioni, in particolare osserviamo il seguente grafico:
Ogni linea rappresenta una diversa situazione di rete, ad esempio solo host veloci o alcuni veloci e altri lenti. Possiamo così osservare che in generale il throughput diminuisce al crescere del numero di stazioni, ma che tale decrescita è molto più veloce nei casi con host misti: anche pochi lenti fanno molto danno sul traffico di rete. Questo "molto" non è lineare rispetto alla differenza di velocità tra host, quindi vale la pena investire soldi sull'acquisto di nuove schede se si vogliono mantenere prestazioni soddisfacenti.
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