MACAW IEEE 802.11 Standard 29 Reducing Cost of Collisions q - - PDF document

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MACAW

IEEE 802.11 Standard

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Reducing Cost of Collisions

q Collisions are expensive Ø How to reduce their cost? q “Reserve” the wireless channel before transmitting

data

Ø Send short control packets for reservation Ø Collision may occur for control packets, but they are

short è è lower collision cost

q Once channel reserved, data transmission (hopefully)

reliable

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802.11

q Each backlogged node chooses R = rand(0,CWMIN) Ø Counts down R, while continuously sensing carrier Ø Once carrier busy, freezes countdown q Whoever reaches ZERO, transmits RTS Ø Receiver replies with CTS

CTS ¡= ¡Clear ¡ ¡ To ¡Send ¡ RTS ¡= ¡Request ¡ ¡ To ¡Send ¡ ¡ D Y ¡ S ¡ M ¡ K ¡ RTS ¡ CTS ¡ X ¡

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802.11

q Neighbors freeze countdown, decode RTS, CTS Ø RTS contains (CTS+DATA+ACK)_duration = TCOMM Ø CTS contains (CTS+ACK)_duration = TCOMM2 Ø Neighbors remain silent for NAV=min(TCOMM, TCOMM2) time

CTS ¡= ¡Clear ¡ ¡ To ¡Send ¡ RTS ¡= ¡Request ¡ ¡ To ¡Send ¡ ¡ D Y ¡ S ¡ M ¡ K ¡ RTS ¡ CTS ¡ X ¡ silenced ¡ silenced ¡ silenced ¡ silenced ¡

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802.11

q Sender sends DATA, receiver sends ACK q All neighbors resume countdown on seeing ACK Ø Sender initiates new countdown R = rand(0,CWMIN)

D Y ¡ S ¡ M ¡ K ¡ DATA ¡ ACK ¡ X ¡

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Handling Collisions

q If no CTS/ACK returns: Ø Indicates collision Ø RTS chooses new R1 = rand(0, 2 * CWMIN)

§ Exponential backoff on successive collisions: Ri = rand(0, 2i * CWMIN)

Ø If successful transmission, reset to rand(0,CWMIN)

D Y ¡ S ¡ M ¡ K ¡ X ¡

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BUT IS THAT ENOUGH?

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RTS/CTS: Hidden Terminals

q Does it solve hidden terminals? Ø Assuming carrier sensing zone = communication zone

C F A B E D CTS RTS

E ¡does ¡not ¡receive ¡CTS ¡successfully ¡à à ¡Can ¡later ¡ini>ate ¡transmission ¡to ¡D. ¡ Hidden ¡terminal ¡problem ¡remains. ¡

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Hidden Terminal Problem

q How about increasing carrier sensing range Ø E will sense signal from C and will defer transmission

è è Avoids collision !!

C B D Data A E CTS RTS F

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Hidden Terminals

q But what if barriers / obstructions exist? Ø E doesn’t hear C è

è carrier sensing does not help !

C B D Data A E F CTS RTS

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Exposed Terminal

q B should be able to transmit to A Ø RTS prevents this

C A B E D CTS RTS

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Exposed Terminals

q B should be able to transmit to A Ø Carrier sensing makes the situation worse !

C A B E D CTS RTS

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802.11 Observations

q 802.11 does not solve HT/ET completely Ø Only alleviates the problem through RTS/CTS Ø Recommends larger CS zone q Larger CS zone aggravates exposed terminals Ø Spatial re-use reduces è

è a tradeoff

Ø RTS/CTS packets also consume bandwidth Ø Moreover, backoff mechanism is also wasteful

802.11 is still being optimized… Search for best MAC protocol is still on…