Введение
Проблема в беспроводной сети
В беспроводных сетях проблема скрытого узла, или проблема скрытого терминала, возникает, когда узел может взаимодействовать с беспроводной точкой доступа (AP), но не может напрямую взаимодействовать с другими узлами, которые взаимодействуют с этой точкой доступа. Это приводит к затруднениям в подслое управления доступом к среде, поскольку несколько узлов могут одновременно отправлять пакеты данных в точку доступа, что создает помехи на стороне точки доступа и приводит к потере пакетов. Хотя некоторая потеря пакетов является нормальной для беспроводных сетей, и более высокие уровни протокола будут повторно отправлять их, если один из узлов передает большой объем крупных пакетов в течение длительного времени, другой узел может получить очень низкую пропускную способность. Существуют практические протокольные решения проблемы скрытого узла. Например, механизмы Request To Send/Clear To Send (RTS/CTS), при которых узлы отправляют короткие пакеты для запроса разрешения у точки доступа на отправку более длинных пакетов данных. Поскольку ответы от AP видны всем узлам, узлы могут синхронизировать свои передачи, чтобы избежать взаимных помех. Однако этот механизм вносит задержку, а накладные расходы часто могут превышать выгоду, особенно для коротких пакетов данных.
Увеличение мощности передачи
Увеличение мощности передачи узлов может решить проблему скрытого узла, позволяя ячейке вокруг каждого узла расширяться и охватывать все остальные узлы. Такая конфигурация позволяет нескрытым узлам обнаруживать или слышать скрытый узел. Если нескрытые узлы могут слышать скрытый узел, то он перестает быть скрытым. Поскольку беспроводные локальные сети используют протокол CSMA/CA, узлы будут дожидаться своей очереди перед установлением связи с точкой доступа. Это решение эффективно только при увеличении мощности передачи на тех узлах, которые являются скрытыми. В типичном случае сети Wi-Fi увеличение мощности передачи только на точке доступа не решит проблему, поскольку обычно скрытыми узлами являются клиенты (например, ноутбуки, мобильные устройства), а не сама точка доступа, и клиенты по-прежнему не смогут слышать друг друга. Фактически, увеличение мощности передачи на точке доступа, скорее всего, усугубит проблему, поскольку это приведет к тому, что новые клиенты окажутся в зоне действия точки доступа, тем самым добавляя в сеть новые узлы, скрытые от других клиентов.
Антенны всенаправленные
Поскольку узлы, использующие направленные антенны, практически не обнаруживаются узлами, не находящимися в направлении их действия, направленные антенны следует использовать только в очень небольших сетях (например, для выделенных соединений типа «точка-точка»). Для масштабных сетей, состоящих более чем из двух узлов, используйте всенаправленные антенны.
Устранение препятствий
Увеличение мощности на мобильных узлах может оказаться неэффективным, если, например, причина, по которой узел недоступен, заключается в наличии бетонной или стальной стены, блокирующей связь с другими узлами. Вряд ли удастся устранить такое препятствие, однако удаление препятствия является одним из способов решения проблемы скрытого узла.
Перемещение узла
Другой способ решения проблемы скрытых узлов — переместить узлы таким образом, чтобы все они могли слышать друг друга. Если выяснится, что проблема скрытых узлов возникла из-за того, что пользователь переместил свой компьютер в зону, недоступную для других беспроводных узлов, возможно, потребуется переместить пользователя снова. Альтернативой необходимости перемещения пользователей является расширение беспроводной сети для обеспечения надлежащего покрытия в проблемной зоне, например, с помощью дополнительных точек доступа.
Улучшение протокола
Существует несколько программных реализаций дополнительных протоколов, которые по сути реализуют стратегию опроса или передачи маркера. Затем главный узел (обычно точка доступа) динамически опрашивает клиентов для получения данных. Клиентам запрещено отправлять данные без запроса от главного узла. Это устраняет проблему скрытых узлов, но за счет увеличения задержки и снижения максимальной пропускной способности. Wi-Fi IEEE 802.11 RTS/CTS – один из протоколов обмена сигналами, который используется. Клиенты, желающие отправить данные, отправляют RTS-фрейм, после чего точка доступа отправляет CTS-фрейм, когда она готова принять данные от конкретного узла. Для коротких пакетов накладные расходы достаточно велики, поэтому короткие пакеты обычно не используют этот механизм, и минимальный размер пакета, как правило, можно настроить.
Сеть сотовой связи
В сотовых сетях проблема скрытого узла решается практическими методами, такими как мультиплексирование по времени для каждого клиента, обслуживаемого базовой станцией, и использование пространственно разнесенных передатчиков. Это позволяет каждому узлу потенциально подключаться к любой из трех базовых станций, что значительно снижает влияние препятствий на распространение радиосигнала.