Redes de Acesso

2. Redes de acesso sem-fio

2.1. Técnicas usadas em redes PTMP

Devido às características de redes PTMP, em que a distância entre a estação base e os clientes propicia a ocorrência de colisões e interferências, algumas técnicas são usadas para melhorar a eficiência das comunicações. Elas envolvem alguma forma de coordenação das transmissões pela estação base, com o objetivo de evitar colisões entre transmissões de clientes. Note-se, porém, que isso não evita erros devido a colisões e interferências com transmissões e sinais de outras redes.

As técnicas explicadas nas próximas seções são aplicadas, em alguma medida, em soluções existentes para redes PTMP. Como essa soluções adaptam as tecnologias IEEE 802.11 para uso em médias distâncias, existem limitações em como elas podem ser usadas. Isso se deve à forma com que as transmissões ocorrem em redes IEEE 802.11 (lembrem que lá se usa o protocolo MAC CSMA/CA).

As seções a seguir foram adaptadas desta página.

Polling

Técnicas do tipo polling são uma forma de evitar colisões entre transmissões no canal sem-fio. A estação base coordena as transmissões de todos os CPEs, concedendo-lhes o direito de transmitir. A base envia uma mensagem especial para cada cliente, chamada por vezes de poll, de forma a autorizá-lo a transmitir. Com  isso, um CPE não transmite enquanto não receber essa mensagem especial, e uma consequência é um aumento na latência percebida pelos CPEs (a latência aqui é definida pelo tempo que pacotes permanecem na fila de saída, até que possam ser transmitidos).

A distribuição dessas mensagens especiais pela base regula as transmissões dos CPEs, pois somente um CPE pode transmitir por vez, eliminando as colisões. O ciclo de transmissão então é formado pelo envio cíclico pela base dessas mensagens especiais, periodicamente autorizando os CPEs a transmitirem.

A figura acima mostra um diagrama de tempo em que se podem visualizar as mensagens enviadas por base (BS) e CPEs.

Confirmações e retransmissões trazem em geral maior confiabilidade e reduzem a quantidade de mensagens perdidas. Ao mesmo tempo, isso pode criar problemas em uma rede PTMP, porque um cliente sujeito a muitas interferências (erros) aumentaria a latência para todos os demais clientes. Em consequência, a vazão total (throughput) percebida na estação base depende da existência desses clientes problemáticos. Uma forma de atenuar esse problema é limitar o tempo que cada cliente pode transmitir, uma vez recebida a mensagem poll.

TDMA

Outra forma de evitar colisões é usando tecnologias do tipo TDMA (Time Division Multiple Access). No contexto de redes PTMP, TDMA separa cada comunicação entre estação base e cliente em duas sequências: uma transmissão primeiro vinda da estação base para os clientes, e em seguida de um cliente para a estação base. Cada sequência possui a mesma duração máxima, que depende do tempo de transmissão concedido (por exemplo, 10 ms). A figura a seguir ilustra essa forma de acesso ao meio em redes PTMP.

Intervalos de tempo usados pela estação base (em azul) e por clientes

A intervalos regulares, de acordo com algum algoritmo, cada cliente recebe um intervalo de tempo para transmitir pacotes que estejam em espera em sua fila de transmissão. Para que isso funcione, deve-se garantir que cada cliente transmite exatamente no instante de tempo informado, e que sua transmissão não exceda o tempo concedido. Isso inclui todos os tipos de pacotes que possam ser enviados, tais como dados, confirmações e retransmissões. O resultado é uma escala de transmissão, exemplificada na figura a seguir, em que base e clientes transmitem de forma sincronizada, evitando colisões.

Transmissões em uma rede PTMP envolvendo uma estação base e alguns clientes

A sincronização é essencial para o funcionamento de um acesso TDMA. Base e clientes devem sincronizar seus relógios de forma que possam respeitar os instantes de tempo definidos para suas transmissões. Esse tipo de sincronismo é difícil de ser feito, e requer hardware especial (ex: GPS) e software capaz de iniciar e encerrar transmissões com a acurácia requerida. Por isso, algumas soluções existentes para redes de acesso PTMP, apesar de se anunciarem como sendo baseadas em TDMA, na verdade usam alguma forma de Polling com limitação de tempo de transmissão.