Introducere in Standardul IEEE 802

7/30/2019 Introducere in Standardul IEEE 802

http://slidepdf.com/reader/full/introducere-in-standardul-ieee-802 1/21

Introducere in Standardul IEEE 802.11

Introducere

Scopul acestui document este de a oferi cititorilor de formatie tehnica o privire deansamblu asupra Standardului 802.11, de natura sa ii ajute sa inteleaga conceptele de

baza, principiile de function are si citeva dintre motivele ce stau in spatele citorvadintre caracteristicile si / sau componentele Standardului.

Acest document nu acopera intregul Standard si nici nu ofera suficienta informatie pentru cititor pentru a implementa un dispozitiv compatibil 802.11 (in acest scopcititorul va trebui sa faca referinta la chiar specificatiile Standardului ca atare).

Arhitectura IEEE 802.11

Componentele Arhitecturii

Un LAN (Local Area Network - Retea Locala de Calculatoare) 802.11 este bazat pe oarhitectura celulara unde sistemul este sub-impartit in mai multe celule. Fiecare celula(denumita Basic Service Set - Zona de Servicii de Baza sau BSS in nomenclatura802.11) este controlata de o Statie de Baza (denumita Access Point - Punct de Accessau, pe scurt, AP .

Desi un LAN Wireless (fara fir) poate fi constituit de o singura celula cu un singur Access Point (si, asa cum va fi descris mai tirziu, poate deasemenea exista si faraAccess Point), majoritatea instalarilor vor fi formate din mai multe celule, undePunctele de Acces vor fi conectate la un tip oarecare de backbone (magistrala)(denumita Distribution System - Sistem de Distributie sau DS ). Acest backbone estede cele mai multe ori de tip Ethernet dar, chiar si el, poate fi de tip wireless (fara fir).

Intregul LAN Wireless inter-conectat, incluzind diversele celule, Punctele lor deAcces corespunzatoare si Sistemul de Distributie, este privit ca o singura retea 802 decatre nivelele superioare ale Modelului OSI si este denumit in Standard ca ExtendedService Set - Zona de Servicii Extinsa ( ESS ).

Urmatoarea diagrama descrie un LAN 802.11 tipic, incluzind componentele descrisemai sus.



Figura 1: Un LAN 802.11 tipic

Acest standard defineste deasemenea conceptul de Portal . Un Portal este undispozitiv care inter-conecteaza un LAN 802.11 si un alt LAN 802. Acest concept esteo descriere abstracta a partii de functionalitate a unui bridge - pod de translatie.

Desi standardul nu o cere in mod explicit, implementari tipice vor avea ca AP si Portalo aceeasi entitate fizica. Acesta este cazul si produsului AP al companiei BreezeCOMcare ofera ambele functiuni.

Descrierea Nivelelor IEEE 802.11

La fel ca orice protocol 802.x, protocolul 802.11 acopera nivelul MAC (Media AccessControl - Controlul Accesului la Mediul de Transmisie) si nivelul Fizic. Standarduldefineste actualmente un singur MAC care interactioneaza cu toate cele trei PHYs

(toate rulind la 1 si 2 Mbit/s) dupa cum urmeaza:

• Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) - Salt de Frecventa in SpectruImprastiat in banda 2.4 Ghz

• Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS) - Secventa Directa in SpectruImprastiat in banda 2.4 Ghz



• InfraRed - InfraRosu

802.2 Nivelul de

802.11 MAC Date

Frequency Hopping inSpread Spectrum

Direct Sequence inSpread Spectrum Infra-Red Nivelul PHY

(fizic)

Pe linga functionalitatile standard ale nivelelor MAC, nivelul 802.11 MAC efectueazasi alte functii care sint in mod tipic legate de protocoalele de la nivelele superioare, cade ex: Fragmentarea, Retransmisia de Pachete si Confirmarea.

Nivelul MAC

Nivelul MAC defineste doua metode de acces, Distributed Coordination Function -Functia de Coordonare Distribuita (DCF) si Point Coordination Function - Functia deCoordonare Punctuala (PCF).

Metoda de Acces de baza : CSMA / CA (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance - Acces Multiplu cu Sesizare de Mediu de Transmisie Ocupat / Evitare deColiziuni)

Mecanismul de acces de baza, denumit Distributed Coordination Function este inesenta un mecanism Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (in moduzual referit sub acronimul CSMA / CA ). Protocoalele CSMA sunt foarte cunoscutein industrie, cel mai popular fiind protocolul Ethernet, care este un protocol CSMA /CD (CD este acronimul de la Collision Detection - Detectie de Coliziuni).

Un protocol CSMA lucreaza dupa cum urmeaza: O statie care doreste sa transmita"asculta" mediul de transmisie. Daca mediul de transmisie este ocupat (ex. o alta statieefectueaza o transmisie) atunci statia isi amina transmisia pentru un timp ulterior.Daca, in urma ascultarii, mediul este "simtit" ca fiind liber, atunci statiei ii este permissa transmita.

Acest gen de protocoale este foarte eficient cind mediul de transmisie nu este foarteincarcat deoarece permite statiilor sa transmita cu o intirziere minima. Dar existaintotdeauna sansa ca doua statii sa "asculte" simultan mediul de transmisie, sa-l"sesize" simultan ca fiind "liber" si sa transmita simultan cauzind astfel o coliziune.



Aceste situatii in care se produc coliziuni trebuiesc identificate astfel incit nivelulMAC sa retransmita pachetul prin mijloace proprii, fara sa fie nevoie sa apeleze lanivele superioare - fapt care ar cauza intirzieri semnificative. In cazul protocoluluiEthernet, o coliziune este recunoscuta de statiile emitente care se repliaza intr-o fazade retransmisie bazata pe un algoritm exponential de abtinere aleatoare ( exponentialrandom backoff ).

In timp ce aceste mecanisme cu Detectare de Coliziuni sunt o idee buna pentru unLAN cablat, ele nu pot fi folosite pe un LAN Wireless din cauza a doua motive

principale:

1. Implementarea unui mecanism de Detectare a Coliziunilor ar necesitaimplementarea unui Radio Full Duplex capabil sa transmita si sa receptioneze inacelasi timp, fapt ce ar contribui la o crestere semnificativa a pretului.

2. In mediul Wireless nu putem porni de la premiza ca fiecare statie o poate auzi pecealalta (care este prezumptia de baza a schemei de Detectare de Coliziuni), si faptulca o statie vrea sa transmita si "simte" mediul de transmisie ca fiind liber nu inseamnade fapt ca mediul de transmisie din jurul receptorului este liber.

Pentru a evita aceste probleme, standardul 802.11 foloseste un mecanism de CollisionAvoidance - Evitare de Coliziuni (CA) impreuna cu o schema de PozitiveAcknowledge - Confirmare Pozitiva, dupa cum urmeaza:

1. O statie care vrea sa transmita, "asculta" mai intii mediul de transmisie. Dacamediul de transmisie este ocupat, se amina transmisia. Daca mediul de transmisie esteliber pentru un anumit timp, referit in nomenclatura standardului ca Distributed Inter Frame Space - Spatiul Distribuit Inter Frame (DIFS), atunci statiei ii este permis satransmita.

2. Statia receptoare verifica CRC (Cyclic Redundancy Check - Verificare Ciclica deRedundanta) al pachetului primit si trimit un pachet de confirmare (ACK).Receptionarea unei confirmari indica emitatorului ca nu s-a produs nici o coliziune.Daca emitatorul nu primeste confirmarea atunci retransmite fragmentul pina cind

primeste o confirmare sau pina cind se renunta la el dupa un anumit numar deretransmisii.

Virtual Carrier Sense - Sesizarea Virtuala de Mediu de Transmisie Ocupat

Pentru a reduce probabilitatea ca doua statii produca coliziuni pentru nu se pot auziuna pe alta, standardul 802.11 defineste un Mecanism de Virtual Carrier Sense:



O statie care doreste sa emita un pachet, trimite mai intii un scurt pachet de controldenumit RTS (Request to Send - Cerere de Emitere) care include adresa sursei, adresadestinatiei si durata necesara tranzactiei care se doreste a se efectua (pachetulsi ACK corespunzator). Statia destinatie raspunde (daca mediul de transmisie e liber)cu un pachet de control de raspuns denumit CTS (Clear to Send - Liber la Emisie)care include aceeasi informatie specificind durata necesara transferului de informatie.

Toate statiile care receptioneaza fie RTS si / sau CTS isi seteaza indicatorulde Virtual Carrier Sense (denumit Network Allocation Vector - Vector de Alocarea Retelei NAV ) la respectiva durata specificata in pachetele de control si folosescaceasta informatie impreuna cu Physical Carrier Sense - Sesizarea Fizica de Mediu deTransmisie Ocupat atunci cind vor sa "asculte" mediul de transmisie.

Acest mecanism reduce probabilitatea producerii unei coliziuni in zona receptorului(din cauza unei statii "ascunse" fata de emitator) la acel scurt interval de transmitere aRTS, deoarece statia "ascunsa" aude CTS si rezerva mediul de transmisie ca fiindocupat pina dupa efectuarea tranzactiei anuntate. Durata transmisiei specificata inRTS protejeaza de coliziuni si zona emitatorului in intervalul de timp in care aceasta

primeste un ACK (din partea statiilor in afara zonei de acoperire a statiei ce transmiteACK).

Trebuie deasemeni notat ca datorita faptului ca RTS si CTS sunt pachete scurte,mecanismul reduce deasemenea si over-head-ul coliziunilor, deoarece acestea suntrecunoscute mult mai rapid decit daca intregul pachet ar fi fost transmis. (Aceasta esteadevarat in cazul in care pachetul de transmis este semnificativ mai mare decit RTS,standardul permitind ca transmisia pachetelor mici sa se produca fara schimburi RTS /CTS. Acest lucru este controlat pe statie de un parametru denumit RTS Threshold -Prag RTS).

Urmatoarea diagrama arata cum se face o tranzactie intre statiile A si B si cum se produce setarea NAV-ului la statiile vecine lor.



Figura 2: Tranzactia intre Statiile A si B

Starea lui NAV este combinata cu Sesizarea Fizica de Mediu de Transmisie Ocupat pentru a indica starea de ocupare a mediului de transmisie.

Confirmari la nivel MAC (Media Access Control - Control Access la Mediu deTransmisie)

Asa cum a fost mentionat mai devreme in acest document, nivelul MAC detecteazacoliziunile prin asteptarea unei confirmari la fiecare fragment trimis (Pachetele careau mai mult decit o destinatie, spre ex. Multi-Cast-urile, nu sunt confirmate).

Fragmentarea si Reasamblarea

Protocoalele tipice LAN folosesc pachete lungi de citeva sute de bytes (cel mai lung pachet Ethernet poate este de 1518 bytes). Sunt mai multe motive pentru care este preferabil sa se foloseasca pachete mai mici intr-un LAN Wireless.

• Datorita Ratei de Erori de Bit (Bit Error Rate) mai mari corespunzatoarelegaturilor radio, probabilitatea ca un pachet sa se corupa creste odata cumarimea pachetului.

• In cazul coruperii unui pachet (datorate fie unei coliziuni fie zgmotului), cu citeste mai mic un pachet cu atit mai putin over-head cauzeaza retransmiterea lui.

• La un sistem cu Salt in Frecventa, mediul de transmisie este intrerupt periodic pentru a se efectua saltul (in cazul nostru la fiecare 20 ms), astfel incit, cu cit



pachetul este mai mic, cu atit mai mici sunt sansele ca transmisia sa fie aminatadupa timpul de staruire (dwell time).

Totodata nu are sens sa se inventeze un nou protocol de LAN care nu s-ar puteadescurca cu pachetele lungi de 1518 bytes care sunt folosite de Ethernet, astfel incitComitetul responsabil cu dezvoltarea specificatiilor Standardului IEEE 802.11 s-ahotarit sa rezolve acesta problema adaugind un mecanism simplu de fragmentare /reasamblare nivelului MAC.

Mecanismul este un algoritm simplu de Send-and-Wait (Trimite-si-Asteapta), undestatiei emitatoare nu i se permite sa transmita un nou fragment pina cind nu seintimpla unul din cele doua posibile evenimente:

1. Se primeste un ACK pentru fragmentul trimis

2. Se decide ca fragmentul a fost retransmis de prea multe ori si se renunta la intregulframe.

Ar trebui notat faptul ca standardul permite statiei sa transmita la o adresa diferitaintre retransmisiile unui fragment dat. Acest lucru este in mod special folositor cindun AP are de trimis mai multe pachete la mai multe destinatii si una dintre ele nuraspunde.

Urmatoarea diagrama arata un frame (MSDU) care se divide in mai multe fragmente(MPDU).

Figura 3: Fragmentarea unui Frame

Spatiile Inter Frame



Standardul defineste 4 tipuri de Spatii Inter Frame care sint folosite pentru a furnizaurmatoarele prioritati:

• SIFS - Short Inter Frame Space (Spatiul Scurt Inter Frame) este folosit pentru a separa transmisiile apartinind aceluiasi dialog (ex. Fragment - ACK) sieste spatiul minim Inter Frame. Exista intotdeauna cel mult o singura statie caresa transmita la un moment dat dindu-i-se deci prioritate asupra tuturor celorlatestatii. Aceasta valoare este o valoare fixa per PHY si este calculata astfel incitstatia emitatoare sa poata comuta inapoi catre modul receptie si sa fie capabilasa decodeze pachetul receptionat. Pe nivelul PHY 802.11 FH (FrequencyHopping) aceasta valoare este setata la 28 microsecunde.

• PIFS - Point Coordination IFS (Spatiul Punctual de Coordonare Inter Frame)este folosit de Access Point (sau Point Coordinator - Punct Coordonator, asacum este numit aici) pentru a cistiga accesul la mediul de transmisie inainteaoricarei alte statii. Valoarea lui este SIFS plus o Cuanta de Timp (Time Slot) -definita in paragraful urmator. Pe nivelul PHY 802.11 FH (FrequencyHopping) aceasta valoare este calculata la 78 microsecunde.

• DIFS - Distributed IFS (Spatiul Distribuit Inter Frame) este spatiul Inter Frame folosit de o statie care doreste sa porneasca o noua emisie. Valoarea luiDIFS este PIFS plus o cuanta de timp. Pe nivelul PHY 802.11 FH (FrequencyHopping) aceasta valoare este calculata la 128 microsecunde.

• EIFS - Extended IFS (Spatiul Extins Inter Frame) care este un spatiu Inter Frame mai lung este folosit de o statie care a receptionat un pachet pe care nu il

poate intelege. Acesta este necesar pentru a preveni coliziunea unei statii (carenu a putut intelege informatia durata de transmisie pentru Virtual Carrier Sense) cu pachetele apartinind dialogului curent.

Algoritmul de Abtinere Exponentiala (Exponential Backoff)

Abtinerea ( Backoff ) este o metoda foarte cunoscuta pentru a rezolva disputa dintrediferitele statii care doresc sa acceseze mediul de transmisie. Metoda cere ca fiecarestatie sa aleaga un Numar Aleator (n) intre 0 si un numar dat si sa astepte un numar echivalent de cuante de timp inainte sa acceseze mediul de transmisie, verificindintotdeauna daca o alta statie a accesat mediul de transmisie inainte de expirareaasteptarii.

Cuanta de Timp este definita astfel incit o statie va putea fi intotdeauna capabila sadetermine daca o alta statie a accesat mediul de transmisie la inceputul de cuanta detimp precedenta. Acest lucru reduce probabilitatea de coliziune la jumatate.



Abtinerea exponentiala inseamna ca de fiecare data in care statia isi alege o cuanta detimp si se produce o coliziune, isi va mari numarul maxim pentru selectarea aleatoarein mod exponential.

Standardul 802.11 defineste Algoritmul de Abtinere Exponentiala care trebuieexecutat in urmatoarele cazuri:

• Atunci cind statia "asculta" mediul de transmisie inainte de prima transmisie aunui pachet si cind mediul de transmisie este ocupat

• Dupa fiecare retransmisie

• Dupa o transmisie incununata de succes

Singurul caz in care acest mecanism nu este folosit este atunci cind statia decide sa

transmita un pachet nou si mediul de transmisie a fost liber pentru o perioada de timpmai mare decit DIFS

Urmatoarea figura arata o schema a acestui mecanism de access:

Figura 4: Mecanismul de Acces

Cum se leaga o statie la o celula deja existenta (BSS)?

Cind o statie doreste sa acceseze un BSS existent (fie dupa pornire, fie dupa trezireadin modul de somnolenta - sleep, fie ca pur si simplu a intrat in zona de acoperireBSS), statia trebuie sa primeasca informatie de sincronizare de la Access Point (sau dela celelalte statii dintr-o retea ad-hoc ce va fi discutata mai tirziu).



Statia poate primi aceasta informatie pe una din cele doua cai:

1. Scanare Pasiva : In acest caz statia asteapta sa primeasca un Frame de Semnalizare(Beacon) de la AP (Frame-ul de Semnalizare este un frame trimis periodic de APcontinind informatia de sincronizare).

2. Scanare Activa : In acest caz statia incearca sa localizeze un AP trimitind Frame-uri de Sondare Cerere (Probe Request) si asteapta un Frame de Sondare Raspuns(Probe Response) de la AP.

Ambele metode sunt valide. Metoda este aleasa dupa criterii de consum de putere /cost de performanta.

Procesul de Autentificare

Odata ce statia a localizat Access Point-ul si decide sa se lege la BSS-ul corespunzator acestuia, trebuie sa treaca printr-un Proces de Autentificare . Acesta consta inschimbul de informatii intre AP si statie prin care fiecare parte demonstreaza faptul caare cunostiinta despre o anumita parola.

Procesul de Asociere

Odata ce statia este autentificata, se porneste Procesul de Asociere care este unschimb de informatii despre statii si capabilitatile BSS si care permite DSS-ului(setului de AP-uri) sa ia cunostiinta de pozitia curenta a statiei. O statie este capabila

sa transmita si sa primeasca frame-uri de date numai dupa ce procesul de asociere esteterminat.

Roaming

Roaming-ul este procesul de mutare de la o celula (sau BSS) la alta celula fara pierderea legaturii. Aceasta functie este similara cu procesul de predare-primire dintelefonia celulara cu doua mari diferente:

1. La un LAN bazat pe transmisie de pachete, tranzitia de la o celula la alta poate fi

facuta intre transmisiile de pachete spre deosebire de telefonie unde tranzitia se poate produce in timpul unei conversatii, aceasta facind roaming-ul de LAN un pic mai usor

2. La un sistem voce, o deconectare temporara poate sa nu afecteze conversatia intimp ce la un mediu orientat pe transmisia de pachete se reduce in mod semnificativ

performanta deoarece retransmisia trebuie facuta de protocoalele nivelelor superioare.



Standardul 802.11 nu defineste modul in care trebuie facut roaming dar definesteinstrumentele de baza. Acestea includ scanarea activa / pasiva si procesul de re-asociere, unde o statie care face roaming de la un Access Point la altul nou devineasociata cu noul AP. Linia de produse BreezeNet ofera un mecanism patentat deroaming imbunatatit care permite statiilor sa faca roaming la viteze de 60 km/h fara

pierderea sau duplicarea pachetelor.

Pastrarea sincronizarii

Statiile au nevoie sa pastreze sincronizarea, lucru care este necesar pentru a pastrasalturile sincronizate si alte functii ca Economia de Energie. Pe o infrastructura BSSaceasta este facuta de toate statiile prin updatarea ceasurilor lor conform ceasului AP

prin urmatorul mecanism:

AP trimite periodic frame-uri denumite Frame-uri de Semnalizare (Beacon). Acesteframe-uri contin valoarea ceasului AP la momentul transmisiei (a se lua nota ca acestaeste de fapt momentul la care transmisia se produce si nu momentul la care se pune incoada pentru transmisie. Deoarece Frame-ul de Semnalizare se transmite folosindregulile CSMA, transmisia poate fi intirziata in mod semnificativ).

Statiile receptoare verifica valoarea ceasurilor lor la momentul primirii semnalului siil corecteaza pentru a pastra sincronizarea cu ceasul AP. Aceasta previne distantiereaceasurilor fapt care ar putea cauza pierderea sincronizarii dupa citeva ore defunctionare.

Securitatea

Securitatea este una din principalele preocupari a persoanelor care doresc saalcatuiasca un Wireless LAN. Comitetul 802.11 a abordat aceasta problema prinspecificarea WEP ( Wired Equivalent Privacy - Izolare Echivalenta Cablare).

Utilizatorii sunt in principal interesati ca un intrus sa nu fie in stare sa:

- Acceseze resursele retelei utilizind un echipament similar de Wireless LAN

- Captureze traffic-ul de Wireless LAN (sa "traga cu urechea")

Prevenirea Accesului la Resursele Retelei

Aceasta este facuta prin folosirea unui mecanism de autentificare prin care statiatrebuie sa dovedeasca cunoasterea unei anumite chei curente. Aceasta este similara cu



Izolarea unui LAN Cablat in sensul ca un intrus trebuie sa posede o cheie pentru aintra in cladire (folosind o cheie fizica) pentru a-si conecta statia la reteaua cablata.

"Trasul cu Urechea"

"Trasul cu urechea" este prevenita prin folosirea unui algoritm WEP care este unGenerator de Numere Pseudo-Aleatoare (GNPA) initializat de o cheie secretacunoscuta doar de statiile participante. Acest GNPA genereaza o secventa cheie de

biti pseudo-aleatori egala in lungime cu cel mai mare pachet posibil care apoi estecombinat cu pachetul care se emite / receptioneaza producind pachetul care setransmite in eter.

Algoritmul WEP este un algoritm simplu bazat pe algoritmul RC4 al lui RSA care areurmatoarele proprietati:

• Este suficient de puternic :Atacurile brutale in forta asupra acestui algoritm sunt dificile deoarece fiecareframe este trimis cu un Vector de Initializare care restarteaza GNPA pentrufiecare frame.

• Este auto-sincronizabil :Algoritmul se re-sincronizeaza pentru fiecare mesaj. Acesta este necesar pentrua lucra intr-un mediu ne-orientat pe conexiune, unde pachetele se pot pierde (cain orice LAN).

Economia de Energie

Aplicatiile Wireless LAN sint in mod tipic legate de aplicatii mobile. In acest tip deaplicatii, nivelul de energie al bateriilor sunt o resursa pretioasa. Acesta este motivul

pentru care Standardul 802.11 abordeaza direct problema Economiei de Energie sidefineste un intreg mecanism care permite statiilor sa treaca in modul de somnolenta(sleep) pentru o lunga perioada de timp fara pierderea informatiei.

Ideea principala in spatele Mecanismului de Economisire a Energiei este faptul ca APmentine o baza de date continuu actualizata a statiilor aflate la acel moment in modulde Economisire a Energiei si stocheaza pachetele adresate acelor statii fie pina cindstatiile cer pachetele in mod specific prin trimiterea unei cereri de polling fie pina cindisi schimba modul de functionare.

Deasemeni, ca parte din Frame-urile de Semnalizare (Beacon), AP trimite periodicinformatii despre care dintre statiile aflate in modul de Economisire a Energiei auframe-uri stocate la AP, astfel incit aceste statii sa se trezeasca pentru a primi Frame-



ul de Semnalizare. Daca exista indicatia ca exista frame-uri stocate la AP asteptindlivrarea, atunci statia se trezeste si trimite un mesaj de polling la AP pentru a primiaceste frame-uri.

Multicast-urile si Broadcast-urile sunt stocate la AP si transmise la un timp predefinit(fiecare DTIM), cind toate statiile aflate in modul de Economisire a Energiei si caredoresc sa primeasca acest gen de frame-uri sunt treze.

Tipurile de Frame

Sunt trei mari tipuri de frame:

• Frame de Date: care este folosit pentru transmisia de date

• Frame de Control: care este folosit pentru a controla accesul la mediul de

transmisie (ex. RTS, CTS, ACK)

• Frame de Management: care este transmis in acelasi mod ca frame-ul de date pentru a schimba informatii de management, dar nu este trimis catre nivelelesuperioare (ex. Frame de Semnalizare - Beacon)

Fiecare tip de frame este impartit in mai multe subtipuri conform functiei lor specifice.

Formate de Frame

Toate frame-urile 802.11 sunt compuse din urmatoarele componente:

Preambul Antet PLCP Date MAC CRC

Preambul

Acesta este dependent de PHY si include:

• Synch : O secventa de 80 biti de zero alternind cu unu, care este folosita decircuitele PHY pentru selectarea antenei (in cazul in care diversitatea spatialaeste folosita) si pentru a atinge corectia offset de frecventa de stare stabila sisincronizarea cu timing-ul pachetului receptionat.



• SFD : Un delimitator de Pornire de Frame care consta in pattern-ul binar 00001100 1011 1101, care este folosit pentru a defini timing-ul frame-ului.

Antetul PLCP

Antetul PLCP este intotdeauna transmis la 1 Mbit/s si contine informatia Logicafolosita de nivelul PHY pentru a decoda frame-ul. Contine urmatoarele:

• PLCP_PDU Length Word (Lungime Cuvint): care reprezinta numarul de bytes continuti in pachet. Aceasta este utila pentru nivelul PHY pentru a detectacorect sfirsitul pachetului.

• PLCP Signaling Field (Cimp de Semnalizare): care contine la momentulactual doar informatia despre rata de transfer, codata in incremente de 0.5MBps, de la 1 Mbit/s pina la 4.5 Mbit/s.

• Header Error Check Field (Cimp de Verificare a Erorilor din Antet); careeste un cimp CRC de detectie de eroare pe 16 biti.

CRC (Cyclic Redundancy Check - Verificare Ciclica de Redundanta)

CRC este un cimp de 32 de biti continind o Verificare Ciclica de Redundanta pe 32 de biti (CRC)

Date MAC

Urmatoare figura arata formatul general al unui Frame MAC. O parte din cimpuri sunt prezente doar in anumite frame-uri, asa cum va fi descris ulterior.

Octeti: 2 2 6 6 6 2 6 0-2312 4

ControldeFrame

Durata/ID Adresa 1 Adresa 2 Adresa 3

SecventadeControl

Adresa 4 CorpulFrame CRC

Antet MAC

Figura 5: Formatul de Frame MAC

Frame Control Field (FCS) - Cimpul de Control al Frame-urilor

Acest cimp contine urmatoarele informatii:



B0-B1 B2-B3 B4-B7 B8 B9 B10 B11 B12 B13 B14 B15

VersiunedeProtocol

Tip Subtip CatreSD

DelaSD

Maimultefragmente

Retransmisie GestionareaEnergiei

Maimultedate

WEP Ordine

Biti: 2 2 4 1 1 1 1 1 1 1 1

Figura 6: Frame Control Field (FCS) - Cimpul de Control al Frame-urilor

Versiune de Protocol

Acest cimp consta din 2 biti care vor fi invarianti in marime si localizare inurmatoarele versiuni ale Standardului 802.11 si vor fi folosite pentru a recunoasteversiunile viitoare. In versiunea curenta a standardului valoarea este fixata la 0.

Tipul si Subtipul

Acesti 6 biti definesc Tipul si Subtipul frame-ului asa cum este indicat in tabelul demai jos:

ValoareaTipuluiB3 B2

Descrierea TipuluiValoareaSubtipuluiB7 B6 B5 B4

Descrierea Subtipului

00 Management 0000 Cerere de Asociere

00 Management 0001 Raspuns la Cerere de Asociere

00 Management 0010 Cerere de Asociere

00 Management 0011 Raspuns la Cerere de Asociere

00 Management 0100 Cerere de Sondare

00 Management 0101 Raspuns la Cerere de Sondare

00 Management 0110 - 0111 Rezervate

00 Management 1000 Semnalizare

00 Management 1001 ATIM

00 Management 1010 Dezasociere

00 Management 1011 Autentificare

00 Management 1100 Deautentificare

00 Management 1101 - 1111 Rezervate



01 Control 0000 - 0001 Rezervate

01 Control 1010 PS - Poll

01 Control 1011 RTS

01 Control 1100 CTS

01 Control 1101 ACK 01 Control 1110 CF End

01 Control 1111 CF End + CF-ACK

10 Data 0000 Data

10 Data 0001 Data + CF-ACK

10 Data 0010 Data + CF-Poll

10 Data 0011 Data + CF-ACK + CF-Poll

10 Data 0100 Functie Zero (Nu exista Date)

10 Data 0101 CF-ACK (Nu exista Date)

10 Data 0110 CF-Poll (Nu exista Date)

10 Data 0111 CF-Ack + CF-Poll (Nu exista Date)

10 Data 1000 - 1111 Rezervate

10 Data 0000 - 1111 Rezervate

CatreSD

Acest bit este setat la valoarea 1 cind frame-ul este adresat AP-ului pentru a fidirectionat pe Sistemul de Distributie (incluzind cazul in care statia destinatie este inacelasi BSS si AP trebuie sa transmita mai departe frame-ul)

DelaSD

Acest bit este setat la valoarea 1 cind frame-ul este primit de la Sistemul deDistributie.

Mai multe Fragmente

Acest bit este setat la valoarea 1 cind sunt mai multe fragmente apartinind frame-ului

care urmeaza imediat dupa frame-ul curent.

Retransmisie

Acest bit indica faptul ca acest fragment este o retransmisie a unui fragment trimismai inainte. Este folosit de catre o statie receptoare pentru a recunoaste transmisiiduplicative de frame-uri care se pot produce cind un pachet ACK este pierdut.



Gestionarea Energiei

Acest bit indica modul de Gestionare a Energiei in care statia va fi dupa transmisiaacestui frame. Acesta este folosit de statii care isi schimba starea fie din Economie deEnergie in Activa fie vice-versa.

Mai multe Date

Acest bit este folosit in mod egal de Gestionarea Energiei si de AP pentru a indica casunt mai multe frame-uri stocate pentru aceasta statie. Statia poate decide safoloseasca aceasta informatie pentru a continua sondarile sau chiar sa se comute lastarea Activa.

WEP

Acest bit indica faptul ca frame-ul este incriptat conform algoritmului WEP.

Ordine

Acest bit indica ca acest frame este trimis folosind clasa de servicii Strict-Ordonata.Clasa de servicii Strict-Ordonata este definita pentru userii care nu pot acceptaschimbarea ordinii intre Frame-urile Unicast si Frame-urile Multicast (ordinea frame-urilor unicast catre o adresa specifica este intotdeauna mentinuta). Singurul protocolcunoscut care ar avea nevoie de aceasta clasa de serviciu este DEC LAT.

Durata / ID

Acest cimp are doua semnificatii in functie de tipul frame-ului:

• In mesajele de Sondare din Modul de Economie a Energiei acesta este ID-ulStatiei.

• In toate celelalte frame-uri aceasta este valoarea durata folosita la calcularea NAV.

Cimpurile de Adresa

Un frame poate contine pina la 4 adrese in functie de bitii CatreSD si DelaSD definitiin Cimpul de Control dupa cum urmeaza:

• Adresa-1 este intotdeauna Adresa Recipientului (Statia BSS care este primulrecipient al pachetului). Daca CatreSD este setat, aceasta este adresa AP, dacaCatreSD nu este setat, atunci aceasta este adresa statiei receptoare.



• Adresa-2 este intotdeauna Adresa Emitatorului (Statia care transmite fizic pachetul). Daca DelaSD este setat, aceasta este adresa AP, daca nu este setat,atunci acesta este adresa statiei emitatoare.

• Adresa-3 este in cele mai multe dintre cazuri adresa lipsa care mai ramine. Laun frame cu DelaSD setat la valoarea 1, Adresa-3 este Adresa Sursa originala,daca frame-ul are CatreSD setat, atunci Adresa-3 este Adresa Destinatie.

• Adresa-4 este folosita in cazuri speciale in care avem de-a face cu un Sistem deDistributie Wireless si frame-ul se transmite de la un Punct de Acces catre altul.In astfel de cazuri, amindoi bitii CatreSD si DelaSD sunt setati, asa caamindoua adresele originale Sursa si Destinatie lipsesc.

Urmatoarul Tabel rezuma modul de folosire al diverselor Adrese conform setarilor bitilor CatreSD si DelaSD:

CatreSD DelaSD Adresa-1 Adresa-2 Adresa-3 Adresa-4

0 0 AdresaDestinatie

AdresaStatieiEmitatoare

ID-ulBasic ServiceSet

N/A

0 1 AdresaDestinatie

ID-ulBasic ServiceSet


N/A

1 0ID-ulBasic ServiceSet


AdresaDestinatie N/A

1 1

AdresaAP-uluiReceptor conectat laun Sistem deDistributie

AdresaAP-uluiEmitator conectat laun Sistem deDistributie

AdresaDestinatie


Secventa de Control

Cimpul de Secventa de Control este folosit pentru a reprezenta ordinea diverselor fragmente apartinind aceluiasi frame si pentru a recunoaste duplicarea pachetelor.



Consta in doua subcimpuri, Numar de Fragment si Numar de Secventa, care definescframe-ul si numarul fragmentului in frame.

Cele mai Comune Formate de Frame

Formatul de Frame RTS

Frame-ul RTS arata dupa cum urmeaza:

Octeti: 2 2 6 6 4

ControlFrame Durata Adresa

ReceptoruluiAdresaEmitatorului CRC

Antet MAC

Figura 7: Formatul de Frame RTS

Adresa Destinatie din frame-ul RTS este adresa statiei din mediul Wireless care seintentioneaza a fi primul recepient al urmatorului frame de Date sau de Gestiune.

Adresa Emitatoare este adresa statiei care transmite frame-ul RTS.

Durata este valoarea in microsecunde a timpului necesar pentru a transmite urmatorulframe de Date sau Gestiune, plus un frame CTS, plus un frame ACK, plus treiintervale SIFS.

Formatul de Frame CTS

Formatul de Frame CTS arata dupa cum urmeaza:

Octeti: 2 2 6 6 4ControlFrame Durata Adresa

ReceptoruluiAdresaEmitatoare CRC

Antet MAC

Figura 8: Formatul de Frame CTS



Adresa Receptorului a frame-ului CTS este copiata din cimpul de Adresa Emitatoruluidin frame-ul RTS de imediat de dinainte pentru care CTS este un raspuns.

Valoarea Duratei este valoarea obtinuta din cimpul Durata al frame-ului RTS deimediat de dinainte, minus timpul exprimat in microsecunde necesar pentru atransmite frame-ul CTS si intervalul sau SIFS.

Formatul de Frame ACK

Formatul de Frame ACK arata dupa cum urmeaza:

Octeti: 2 2 6 4ControlFrame Durata Adresa

Receptorului CRC

Antet MAC

Figura 9: Formatul de Frame ACK

Adresa Receptorului din frame-ul ACK este copiat din cimpul Adresa-2 al frame-uluide imediat de dinainte.

Daca bitul Mai multe Fragmente a fost setat la 0 in cimpul de Control al Frame-ului alframe-ului anterior, valoarea Duration (Durata) este setata la 0, altfel valoareaDuration este obtinuta din valoarea cimpului Duration al frame-ului anterior, minustimpul exprimat in microsecunde necesar transmiterii frame-ului ACK si intervaluluisau SIFS.

Point Coordination Function - Functia de Coordonare Punctuala (PCF)

In afara de Distributed Coordination Function - Functia de Coordonare Distribuita(DCF), exista o Functie de Coordonare Punctuala optionala care poate fi folosita

pentru a implementa servicii dependente de timp ca transmisiile de voce sau video.Aceasta Functie de Coordonare Punctuala exploateaza prioritatea mai mare pe care unPunct de Acces o poate cistiga prin folosirea unui mai mic Spatiu Inter Frame (PIFS).



Folosind acest acces de prioritate mai mare, un Punct de Acces emite cereri desondare (polling) la statii pentru transmisia de date, controlind accesul la mediul detransmisie. Pentru a permite totusi statiilor obisnuite sa acceseze mediul de transmisie,exista prevederea ca un Punct de Acces sa lase suficient timp pentru AccesulDistribuit intre PCF-uri.

Retelele Ad-Hoc

In anumite circumstance utilizatorii pot dori construirea unui LAN Wireless fara oanume infrastructura (in mod specific, fara un Punct de Acces). Aceasta poate includetransferuri de fisiere intre doi useri de notebook, o intrunire a unor colegi de munca inafara biroului, etc.

Standardul 802.11 abordeaza aceasta nevoie prin definirea unui mod ad-hoc deoperare. In acest caz, nu exista un Punct de Acces si parte din functionalitatea lui esteexecutata de statiile de end-user (ca Generarea Frame-ului de Semnalizare - Beacon,sincronizarea, etc.). Alte functii AP nu sunt suportate (ca transmiterea de frame-uriintre doua statii aflate una pentru alta in afara zonelor lor de acoperire, sau Economiade Energie).

Documents

Introducere in Standardul IEEE 802