Industrial Networks and Artificial
Intelligence Engineering
4ème année
Semester 1
Réseaux Sans Fil et IoT
Industrielle
TD 2
Dr Mahmoud Hadef
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Exercice 1
1. Expliquer comment le mécanisme RTS/CTS
permet de minimiser les collisions des trames de
données dans un réseau 802.11.
2. Dans la méthode CSMA/CA, si un nœud voulant
envoyer une trame trouve le support occupé, il
l’attend jusqu’à ce qu’il soit libre puis exécute le
backoff. Quel problème peut surgir si ce nœud
envoie sa trame au lieu d’exécuter le backoff?
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Exercice 1
3. Supposez que vous avez un réseau 802.11b où
les nœuds ont tirés des valeurs aléatoires
différentes (backoff). L’ordre d’envoi des trames
sera-t-il toujours du nœud ayant tiré la plus petite
valeur jusqu’au nœud ayant tiré la plus grande
valeur du backoff.
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Solution 1
Q1→Le mécanisme RTS/CTS permet de
résoudre le problème des nœuds cachés.
Ces derniers, en recevant un CTS (indiquant une
durée de transmission D par un certain noeud)
vont différer leur accès au support (considéré libre
pour eux) pendant la durée D. Ce qui va minimiser
les collisions.
Notons aussi que la probabilité de collision entre
les RTS est très inférieure à celle des trames de
donnée vu que taille(RTS)<<<taille(trame de
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données).
Solution 1
Q2→ l'exécution du backoff permet de dispercer (dans le
temps ) les nœuds qui attendent que le canal soit libre.
Sans exécution du backoff, on aura une forte probabilité
que ces nœuds (cumul de nœuds qui veulent accéder au
support pendant qu'il est occupé) entrent en collision.
Q3→ Non, tout dépend de la topologie du réseau. Si tout
les nœuds sont à la portée l'un de l'autre, l'ordre d'envoi est
le même que l'ordre croissant des valeurs aléatoires tirées.
Sinon l'odre d'envoi n'est pas connu à l'avance (exemple :
topologie en ligne droite où a la portée d'un nœud couvre
seulement les nœuds à coté de lui)
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Exercice 2
1. Le débit effectif d’un réseau 802.11b en mode DCF
(CSMA/CA avec RTS CTS) est très inférieur à son
débit théorique. Donner trois causes essentielles
de cette perte de débit.
2. On demande d’évaluer le débit effectif de IEEE
802.11b où on peut transmettre à11Mbps. On
considère qu’on peut être dans l’un des modes :
CSMA/CA avec RTS/CTS (figure 1) ou CSMA/CA
(figure 2). Le backoff est au niveau le plus bas
(CW=31 time slots).
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Exercice 2
La taille des données utiles est de L=1500 octets.
L’overhead MAC est de 34 octets. Les valeurs du time slot,
de SIFS et de DIFS sont 20µs, 10µs et 50µs
respectivement. Les tailles de RTS, CTS et ACK sont 20
octets, 14 octets et 14 octets respectivement.
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Exercice 2
2. En supposant que la transmission se fait sans erreur,
déterminer le débit effectif et la perte de débit dans les deux
cas de figures.
3. Comparer les débits effectifs déterminés dans la question
précédente. Ce résultat reste-il valable si la transmission se
fait avec erreur ? Expliquer ?
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Solution 2
Q1→ overhead (entête de la trame de donnés, RTS, CTS,
Ack) + temps perdu (DIFS, SIFS..) + collisions
Q2→
Débit_effectif De= (taille des données utiles TDu) / (temps
total de transmission TTTx)
Perte de débit P=[(débit théorique -débit effectif )/ débit
théorique]*100 = [(D-De)/D]*100
cas 1 : TTTx=moy(BO)+DIFS+3SIFS+temps d'injection
(RTS+CTS+TDu+overhead MAC+ACK)
= [(31/ 2) *20
+ 3*10 +50] µs + (taille (TDu+overhead MAC+ACK))/débit
théorique
= 390 µs + [(20+14+1500+34+14)*8 / 11]
µs
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TTTx = 1540,54 µs
Solution 2
• De1= 1500*8/(1540.54 *10-6) = 7,8947 Mbps Perte de débit
P1= [(D-De1)/D] *100 = [(11-7,8)/11] *100 =29.18 %
Cas 2 :
TTTx=moy(BO)+DIFS+SIFS+temps d'injection
(TDu+overhead MAC+ACK)
= [(31/ 2) *20 + 50+10] µs
+ (taille (TDu+overhead MAC+ACK))/débit théorique
=
370 µs + [(1500+34+14)*8 / 11] µs
= 1495,81 µs
De2= 1500*8/ 1495,81 = 8,02 Mbps
Perte de débit P2= [(D-De2)/D] *100
= [(11-8,02)/11] *100
=27 %
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Exercice 3
• Une station A envoie a 1 Mbps un flux de trames
contenant chacune 1500 octets de données utiles a une
station B avec TSIFS = 28µs et Time slot = 50µs.
• On donne : la période de contention (Backoff) est en
moyenne de 20 µs; temps de propagation négligeable
l’information pure de 1500 octects contient aussi les
données d’entete et CRC de taille 34 octects trame CTS
et ACK ont une taille de 14 octects trame RTS a une
taille de 20 octects
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Exercice 3
1. Dessiner un schéma montrant les phases d’envoie de
données où on utilise la technique RTS/CTS en tenant
compte du backoff, espaces inter-frames (DIFS, SIFS,..)
2. Calculer donc le temps nécessaire pour transmettre une
trame sans collision
3. Faire de même dans le cas sans RTS/CTS
4. Calculer donc le temps nécessaire pour transmettre une
trame sans collision
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Exercice 3
5. Calculer aussi le débit effectif pour chaque cas.
6. Déterminer donc l’efficacité du canal avec et sans le
mécanisme RTS/CTS. On estime qu’aucune trame n’est
perdue. Quel est la solution la plus efficace coté débit et
efficacité si la probabilité de collision est minimale.
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Solution 3
• Transmission d’un paquet CSMA/CA+RTS/CTS
• TDIFS = 128µs; TSIFS = 28µs; TBO = 20µs TrRTS =
20×8µs = 160µs
• TrACK = TrCTS = 14×8µs = 112µs TrData =
(1500+34)×8µs = 12,272ms Temps de transmission
CSMA/CA + RTS/CST est : T = TDIFS +3×TSIFS +TBO
+TrRTS +TrCTS +TrData+TrACK = 12888µs
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Solution 3
• Transmission d’un paquet CSMA/CA pur
• Temps de transmission CSMA/CA pur est : T = TDIFS
+TSIFS +TBO +TrData +TrACK = 12560µs
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Solution 3
• Débit effectif = quantité d’information utile / Temps de
transmission CSMA/CA + RTS/CTS :
• Deff = (1500×8)/(12888µs) = 931Kbps CSMA/CA pur :
Deff = (1500×8)/(12560µs) = 955Kbps
• Efficacité = (débit effectif / débit brut)×100% CSMA/CA +
RTS/CTS : Efficacité = 931Kbps/1Mbps = 93.1%
CSMA/CA + RTS/CTS :
• Efficacité = 955Kbps/1Mbps = 95.5%
On conclut que le lien wifi est mieux utilisé en CSMA/CA
pur qu’en CSMA/CA+RTS/CTS dans les situations
normales (peu de collision).
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Appendix
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TBackoff = Rand[0,CW]×Ts avec CW = 2k −1
CW : double après chaque collision.
dans 802.11a et g : CWmin = 15, CWmax = 1023;
dans 802.11b : CWmin = 31, CWmax = 1023
Ts : Time slot. Varie de norme en norme : Dans 802.11a
: 9 µs / 802.11b : 20 µs / 802.11g : 10 µs
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