Беспроводное объединение точек доступа в сети IEEE 802.11 (WDS)

Введение

Система, обеспечивающая беспроводное объединение точек доступа в сети IEEE 802.

Беспроводная распределительная система (WDS) – это система, обеспечивающая беспроводное соединение точек доступа в сети IEEE 802.11. Она позволяет расширить беспроводную сеть, используя несколько точек доступа, без традиционной необходимости в проводной магистрали для их соединения. Значительным преимуществом WDS перед другими решениями является сохранение MAC-адресов клиентских пакетов при передаче между точками доступа. Точка доступа может выступать в роли основной, ретрансляционной или удаленной базовой станции. Основная базовая станция обычно подключена к (проводной) сети Ethernet. Ретрансляционная базовая станция передает данные между удаленными базовыми станциями, беспроводными клиентами или другими ретрансляционными станциями – либо к основной, либо к другой ретрансляционной базовой станции. Удаленная базовая станция принимает подключения от беспроводных клиентов и перенаправляет их на ретрансляционные или основные станции. Соединения между "клиентами" устанавливаются с использованием MAC-адресов. Все базовые станции в беспроводной распределительной системе должны быть настроены на использование одного и того же радиоканала, метода шифрования (отсутствие шифрования, WEP, WPA или WPA2) и одинаковых ключей шифрования. Они могут быть настроены на различные идентификаторы наборов услуг (SSID). WDS также требует, чтобы каждая базовая станция была настроена на пересылку данных другим станциям в системе. WDS также можно рассматривать как режим повторителя, поскольку он одновременно выполняет функции моста и принимает беспроводных клиентов (в отличие от традиционного мостового режима). Однако при использовании режима повторителя пропускная способность для всех беспроводных клиентов снижается вдвое. Это связано с тем, что Wi-Fi по своей природе является полудуплексной средой, и любое Wi-Fi устройство, функционирующее как повторитель, должно использовать метод "храни и пересылай". WDS может быть несовместим между различными продуктами (даже иногда от одного и того же производителя), поскольку стандарт IEEE 802.11 1999 не определяет, как создавать такие реализации или как станции взаимодействуют для организации обмена кадрами в этом формате. Стандарт IEEE 802.11 1999 лишь определяет формат кадра с четырьмя адресами, который делает это возможным.

Пример

Предположим, у пользователя есть игровая консоль с поддержкой Wi-Fi. Это устройство должно отправить один пакет хосту WAN и получить один пакет в ответ. Сеть 1: Беспроводная базовая станция, функционирующая как простой (не WDS) беспроводной маршрутизатор. Пакет отправляется с игровой консоли по беспроводной связи к маршрутизатору, который затем передает его в WAN. Один пакет возвращается через маршрутизатор, который передает его по беспроводной связи на игровую консоль. Общее количество пакетов, переданных по воздуху: 2. Сеть 2: Две беспроводные базовые станции, использующие WDS: WAN подключается к главной базовой станции. Главная базовая станция соединяется по беспроводной связи с удаленной базовой станцией. Удаленная базовая станция соединяется по беспроводной связи с игровой консолью. Игровая консоль отправляет один пакет по беспроводной связи на удаленную базовую станцию, которая пересылает его по беспроводной связи на главную базовую станцию, которая пересылает его в WAN. Ответный пакет приходит из WAN на главную базовую станцию, по беспроводной связи на удаленную, а затем снова по беспроводной связи на игровую консоль. Общее количество пакетов, переданных по воздуху: 4. Сеть 3: Две беспроводные базовые станции, использующие WDS, но в этот раз игровая консоль подключается кабелем Ethernet к удаленной базовой станции. Один пакет отправляется с игровой консоли по кабелю Ethernet на удаленную базовую станцию, оттуда по беспроводной связи к главной, и далее в WAN. Ответ приходит из WAN на главную базовую станцию, по беспроводной связи на удаленную, по кабелю на игровую консоль. Общее количество пакетов, переданных по воздуху: 2. Обратите внимание, что сеть 1 (не WDS) и сеть 3 (WDS) передают одинаковое количество пакетов по воздуху. Единственное замедление – потенциальное уменьшение вдвое из-за полудуплексного режима работы Wi-Fi. Сеть 2 испытывает дополнительное уменьшение вдвое, поскольку удаленная базовая станция использует вдвое больше времени в эфире, пересылая по беспроводной связи пакеты, которые она только что получила по беспроводной связи. Это уменьшение вдвое обычно связывают с WDS, но оно происходит только тогда, когда маршрут через базовую станцию использует беспроводные соединения с обеих сторон. Это не всегда происходит в WDS и может происходить и в не-WDS сетях. Важное замечание: Этот "двойной переход" (один беспроводной переход от главной станции к удаленной станции и второй переход от удаленной станции к беспроводному клиенту [игровой консоли]) не обязательно в два раза медленнее. Задержка, вносимая от конца до конца, связана с задержкой "хранения и пересылки", возникающей при пересылке пакетов удаленной станцией. Для точного определения реального вклада в задержку ретрансляции через беспроводную удаленную станцию по сравнению с простым увеличением мощности передачи главной станции потребуются более комплексные тесты, специфичные для конкретной среды.

Suppose one has a Wi Fi capable game console. This device needs to send one packet to a WAN host, and receive one packet in reply. Network 1: A wireless base station acting as a simple (non WDS) wireless router. The packet leaves the game console, goes over the air to the router, which then transmits it across the WAN. One packet comes back, through the router, which transmits it wirelessly to the game console. Total packets sent over the air: 2. Network 2: Two wireless base stations employing WDS: WAN connects to the master base station. The master base station connects over the air to the remote base station. The Remote base station connects over the air to the game console. The game console sends one packet over the air to the remote base station, which forwards it over the air to the master base station, which forwards it to the WAN. The reply packet comes from the WAN to the master base station, over the air to the remote, and then over the air again to the game console. Total packets sent over the air: 4. Network 3: Two wireless base stations employing WDS, but this time the game console connects by Ethernet cable to the remote base station. One packet is sent from the game console over the Ethernet cable to the remote, from there by air to the master, and on to the WAN. Reply comes from WAN to master, over the air to remote, over cable to game console. Total packets sent over the air: 2. Notice that network 1 (non WDS) and network 3 (WDS) send the same number of packets over the air. The only slowdown is the potential halving due to the half duplex nature of Wi Fi. Network 2 gets an additional halving because the remote base station uses double the air time because it is re transmitting over the air packets that it has just received over the air. This is the halving that is usually attributed to WDS, but that halving only happens when the route through a base station uses over the air links on both sides of it. That does not always happen in a WDS, and can happen in non WDS. Important Note: This "double hop" (one wireless hop from the main station to the remote station, and a second hop from the remote station to the wireless client [game console]) is not necessarily twice as slow. End to end latency introduced here is in the "store and forward" delay associated with the remote station forwarding packets. In order to accurately identify the true latency contribution of relaying through a wireless remote station vs. simply increasing the broadcast power of the main station, more comprehensive tests specific to the environment would be required.