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Advanced Computer Networks: Lecture 13 - Dr. Amir Qayyum

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THÔNG TIN TÀI LIỆU

Cấu trúc

  • Slide 1

  • Slide 2

  • 802.11 MAC: CSMA/CA

  • Hidden and Exposed Nodes

  • Multiple Access with Collision Avoidance (MACA)

  • Slide 6

  • MACA for Wireless (MACAW)

  • Slide 8

  • 802.11 - Supporting Mobility

  • Slide 10

  • 802.11 - Distribution System

  • Slide 12

  • Managing Connectivity/Roaming

  • Managing Mobility

  • Slide 15

  • Managing Connectivity

  • Slide 17

  • Slide 18

  • Frame Format

  • Network Adaptors

  • Now you know …

  • Overview

  • Typical Workstation Architecture

  • Components of a Network Adaptor

  • Host Perspective

  • Slide 26

  • Data Motion Options for Network Adaptor Use

  • Slide 28

  • Data Motion - DMA

  • DMA: Scatter Read, Gather Write

  • Data Motion - PIO

  • Data Motion

  • Network Adaptor: Event Notification

  • Slide 34

  • Device Drivers

  • Slide 36

  • Programming Device Drivers

  • Performance Bottlenecks

  • Slide 39

  • Memory Bandwidth on an Alpha

  • Review Lecture 13

  • Slide 42

Nội dung

Advanced Computer Networks: Lecture 13. This lecture will cover the following: 802.11 MAC: CSMA/CA; multiple access with collision avoidance (MACA); sender transmits requesttosend (RTS) frame; MACA for wireless (MACAW); distribution system; managing connectivity/roaming; network adaptors;...

CS716 Advanced Computer Networks By Dr. Amir Qayyum 1 Lecture No. 13 802.11 MAC: CSMA/CA • Similar to Ethernet … – Defer the transmission until the link  becomes idle – Take back off if collision occurs • Is it sufficient ? • All nodes are not always within  reach of (to hear) each other Hidden and Exposed Nodes • Hidden nodes – Sender thinks its OK to send when its not (false +ve) – A­C and B­D are hidden nodes in the figure below • Exposed nodes – Sender does not send when its OK to send (false –ve) – B and C are exposed nodes in the figure below A B C D Multiple Access with Collision  Avoidance (MACA) • Sender transmits RequestToSend  (RTS) frame – contains intended time to hold the  medium • Receiver replies with  ClearToSend (CTS) frame Multiple Access with Collision  Avoidance (MACA) • Neighbors of the receiver … – hear CTS: keep quiet for the  intended duration  (or till the  ACK is heard) • Neighbors of only the sender – hear RTS but not CTS: OK to  transmit MACA for Wireless (MACAW) • Receiver sends an ACK  when it receives a frame –Signal for neighbors to start  their transmission –Its neighbors are silent until  they hear ACK MACA for Wireless (MACAW) • Collision detection – No active collision detection – Known only if CTS or ACK is  not received – Binary exponential back off   (BEB) is used in case of  collision, like in Ethernet8 802.11 ­ Supporting Mobility • Suitable for an ad hoc  configuration of nodes – May or may not be able to  communicate with all other  nodes – Depends upon how far apart  the nodes are 802.11 ­ Supporting Mobility • Nodes are free to move  around – Set of directly reachable  nodes may change over time  (partial connectivity) – Topology changes over time 10 Data Motion Options for Network  Adaptor Use • Direct memory access (DMA) – Adaptor gets buffer descriptor lists  by host for read/write – Processor is not involved: free to do  other things – Can be faster than memory copy  through CPU – Start­up cost 28 Data Motion ­ DMA 100 1400 1500 … 1500 1500 Buffer descriptor list Memory buffers 29 DMA: Scatter Read, Gather Write Adaptor memory Host memory Host memory Adaptor memory Scatter Read Gather Write 30 Data Motion ­ PIO • Frames are buffered at adaptor  until CPU transfers them CPU Memory Adaptor Memory • Adaptors have 128­512 KB of  expensive dual­port memory Host 31 Data Motion CPU Data movement  path using PIO Cache $ Network adaptor memory bus Memory I/O bus to network to network Data movement  path using DMA 32 Network Adaptor: Event Notification • Hardware interrupts – Processor free to do other things – Events delivered “immediately” – State (register) save/restore  expensive – Context switches more  33 expensive Network Adaptor: Event Notification • Event polling –Processor must periodically  check –Events wait until next check –No extra state changes 34 Device Drivers • Operating system routines anchoring  protocol stack to network hardware • Initialize device, transmit frames,  field interrupts • Code contains device specific details – Difficult to read but simple in logic 35 Device Drivers • Translates host’s message  into format expected by the  device • Sets CSR (e.g., to instruct  device to transmit) 36 Programming Device Drivers • Sample device driver in P&D sec 2.9.3 • Better device driver(s) in Linux source • Key features – Memory­mapped control registers – Interrupt­driven – Handler code must execute quickly – Logically concurrent with other processes 37 Performance Bottlenecks • Link capacity • Processor computing power • I/O bus bandwidth – Overhead involved in each bus  transfer 38 Performance Bottlenecks • Memory bus bandwidth – Memory hierarchy with cache  levels – Memory accesses results in  multiple memory copies in  different buffers 39 Memory Bandwidth on an Alpha I/O bus 956 Mbps Main memory 4.48 Gbps CPU 16 Gbps L1 cache L2 cache crossbar 40 800 Mbps Review Lecture 13 • • • • • • • 802.11 MAC CSMA/CA Hidden and exposed nodes MACA, RTS/CTS MACAW, ACK, BEB Mobility support, partial connectivity DS, AP, scanning, active passive Frame format 41 Review Lecture 13 • Network adaptors, Workstation arch • Components of NIC, Bus + link  interface, buffering, CSR • Data movement, PIO, DMA, Scatter  read, gather write • Event notification, interrupt, polling • Device drivers • Performance bottlenecks 42 ... Each mobile node associates itself  with an AP 11 802.11 ­ Distribution System Distribution system AP-1 AP-3 F AP-2 A B G H C E D 12 Managing Connectivity/Roaming • How wireless nodes select Access Point ?... Passive scanning: AP periodically sends  Beacon frame, advertising its capabilities Distribution system AP-1 AP-3 F AP-2 A B G H C C E D 16 Managing Mobility • Solution to handoff: AP’s send  periodic beacon frames.. .Lecture? ?No.? ?13 802.11 MAC: CSMA/CA • Similar to Ethernet … – Defer the transmission until the link  becomes idle

Ngày đăng: 05/07/2022, 12:07