Gestione delle interferenze e delle collisioni nelle reti wireless

Problemi di interferenza RF

Il primo problema che si incontra utilizzando le trasmissioni in Radio Frequenza (RF) è la condivisione del mezzo di trasmissione da parte di più soggetti che utilizzano l’etere (l’aria) come mezzo di comunicazione. Le fonti di disturbo presenti sono davvero molteplici: soprattutto i telefoni wireless, il forno a microonde, i dispositivi che utilizzano la tecnologia Bluetooth (che fa capo all’intero spettro a 2.4 GHz); anche le condizioni atmosferiche possono costituire una fonte di interferenza con i segnali, soprattutto la nebbia e i temporali.

Gestione delle collisioni

Il secondo problema è legato al fatto che più client contemporaneamente cercano di trasmettere dati allo stesso AP generando quindi delle collisioni. Vediamo quali sono i meccanismi che ci consentono di gestire le collisioni.
Le due modalità di trasmissione wireless sono: IBSS ed EES

- IBSS, che sta per Independent Basic Service Set (Ad hoc): è una modalità senza infrastruttura, con connessione peer to peer utilizzata ad esempio per sale conferenze, condivisione di periferiche, ecc.;

- EES che sta per Extended Service Set: è invece Infrastrutturata, con un AP connesso alla rete cablata o ad Internet, che richiede autenticazione e permessi di accesso; è utilizzata spesso nelle reti aziendali, in ufficio, in reti domestiche, in hotspot ecc.

Funzionalità di accesso al canale

In entrambe le modalità per poter comunicare è necessario avere l’accesso a un canale, e questo può effettuarsi con due funzionalità:

- DFC che sta per Distributed Coordination Function: utilizzato sia per connessioni ad hoc che strutturate, poiché non gestisce priorità ma gestisce un meccanismo equo di acceso al canale

- PFC che sta per Point Coordination Function: utilizzato solo per connessioni strutturate, consente la massima priorità nell’interrogare gli host in polling garantendo un servizio per ogni client.

Protocollo CSMA/CA e gestione collisioni

Per risolvere il problema di collisioni le WLAN utilizzano il protocollo “livello MAC” chiamato CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance), cioè accesso multiplo con ascolto della portante ed elusione delle collisioni.

Il MAC è un sottolivello del Data Link, cioè il livello 2 della pila ISO/OSI, che si occupa della connessione dei dispositivi di collegamento dei dati.

Il client non rileva le collisioni, è il ricevente che deve gestire la comunicazione, secondo il seguente schema:

il trasmettitore quando trova un canale libero invia un pacchetto di dati, il ricevente invia un segnale di conferma di avvenuta ricezione ACK, a questo punto il trasmittente, se non riceve l’OK dal ricevente, considera il pacchetto perso e ripete la trasmissione.

La collisione si verifica avviene quando due emittenti sentono che un canale è libero e iniziano contemporaneamente a trasmettere; per eludere le collisioni si utilizza il CA (Collision Avoidance):

Il mittente inizia la comunicazione trasmettendo un pacchetto molto corto RTS, il destinatario risponde con un pacchetto CTS, le altre emittenti prima di trasmettere si mettono in ascolto (carrier sensing), ricevono questi pacchetti e li interpretano come segnali di canale occupato e quindi evitano di trasmettere in intervalli successivi di tempo.