RTS und CTS

Nach einigem Probieren und nun schon einigen Erfahrungswerten sind wir bei den Werten 500 fuer Frag-Schwelle und 250 fuer RTS-Schwelle als problemlose Werte angekommen. Da einige aber immernoch nicht die Wichtigkeit dieser Parameter erkennen, hier noch einmal eine Erklaerung:

Zur Veranschaulichung der Angelegenheit, hier ein Bild:

Es stellt 5 APs dar. B,c,d und e koennen a empfangen, sehen sich gegenseitig aber nicht (keine Ueberlappungen der Kreise). Dadurch, dass sich die aeusseren APs nicht empfangen, weiss auch keiner vom anderen, ob er sendet (ausser a … der weiss Bescheid). In dieser Situation redet man von „hidden nodes“ (verborgene Knoten). So b ist z.B. ein hidden node fuer c, d und e. Sendet jetzt b und c moechte auch etwas loswerden, dann funken 2 APs auf a ein … da die Daten nicht auseinandergehalten werden koennen, schlaegt die Uebertragung fehl. Beide APs versuchen in einem zufällig bestimmten Zeitabstand das Datenpaket erneut zu uebertragen. Mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit schlägt auch diese Versuch fehl usw. Das Problem bei der Sache ist, dass nicht nur die beiden APs davon betroffen sind, sondern AP a nur noch damit beschaeftigt ist, den Kollisionen dieser APs zuzuhoeren, ohne effektiv Daten zu befoerdern. Um diesem Problem Herr zu werden, ist RTS/CTS (Ready-To-Send / Clear-To-Send) ersonnen worden. Will ein AP seine Daten verschicken, gibt er dem Empfaenger-AP durch ein RTS ueber eine wartende Sendung und ihre groesse Bescheid. Daraufhin reserviert der Empfaenger-AP Sendezeit fuer den Sender-AP und schickt ihm die Bestaetigung zum Senden, das CTS. Alle anderen APs im Senderadius von a empfangen dies ebenfalls und warten die im CTS-Frame bestätigte Zeit ab. Die RTS-Schwelle gibt an, ab welcher Paketgröße Sendezeit reserviert werden soll, da bei sehr kleinen Paketen sonst der Protokoll-Overhead zu groß werden würde.

Standardmaessig ist RTS/CTS durch einen RTS-Threshold weit oberhalb der maximalen Ethernet-Framegrösse (1500Byte) deaktiviert, da davon ausgegangen wird, dass sich alle Teilnehmer an einem AP gegenseitig empfangen koennen … es muss also ein Wert unterhalb 1500Byte gesetzt werden … z.B. 250byte.

Das Problem mit der sinkenden Bandbreite durch Kollisionen wird bei deaktiviertem RTS/CTS durch das Verhalten von TCP/IP noch weiter verschlimmert. Fuer jeden Schwung Pakete (auch window genannt) wird der korrekte Empfang mit einem Bestaetigungspacket (ACK-Acknowledgment packet) beantwortet. Geht dieses sehr kleine Paket (unter 64byte) verloren, dann geht der Sender davon aus, dass die Pakete nicht angekommen sind und schickt sie ein weiteres mal, verbraucht also ein zweites mal Bandbreite fuer ein und die selben Daten. Zusaetzlich wird bei jedem Fehler das window extrem verkleinert. D.h., dass die Anzahl an Datenpaketen, die mit einem ACK-packet bestaetigt werden können, extrem abnimmt. Da die Uebertragung des folgenden windows erst startet, wenn das ACK fuer den letzten Schwung angekommen ist, entstehen Wartezeiten, die effektiv die Bandbreite senken, was bei Downloads gut beobachtet werden kann. Um nochmal zu unterstreichen, dass hier nicht von einem hypothetischen fall die Rede ist.

Natuerlich hat dieses Verfahren ein riesen Manko … wie so vieles im Leben … es reduziert die maximal erreichbare Bandbreite, weil viele Latenzen beim Austausch der RTS und CTS anfallen.

Da die wlan-karte nach jedem Frame kurz in den Äther horcht, ob woanders auch noch Resourcen gebraucht werden, können leichter kleine http- oder dns-Anfragen zwischen die grossen Datenmengen geschoben werden, wenn wir die Fragmentation-Schwelle senken … das wlannetz wirkt reaktionsfreudiger. Ganz nebenbei ist die Wahrscheinlichkeit zur erfolgreichen Uebertragung eines kleinen Frames groesser, als die eines grossen Frames, was die Anzahl der Neuübertragungen senkt. Zur Wahrung einer gewissen Qualitaet des wlan-netzes, sollten alle, die Gebieten mit hoher Knotendichte ihrenAP betreiben, die Fragmentation gesetzt haben, vorzugsweise auf 500byte oder etwas in der naehe gehen. Der optimale Wert kann nur durchs Experimentieren gefunden werden.

Ergänzung: Bei eigenen Experimenten ist zu beachten, daß die Ergebnisse nicht nur von den eigenen Einstellungen, sondern auch von denen der Nachbarn abhängen - und von deren Aktivität. Für ein realistischs Meßszenario nach der obigen Grafik würde man gleichzeitig Endlosdownloads von C nach D und von B nach E laufen lassen, während man auf A den durchsatz mißt.