Nivelul MAC in retele 802.11

35
Nivelul MAC in retele 802.11 Calitatea legaturii RF Problema statiei ascunse Accesul la mediu Functiile pentru detectarea purtatoarei Spatiul intre cadre Accesul bazat pe disputa folosind DCF Fragmentarea si reasamblarea

description

Nivelul MAC in retele 802.11. Calitatea legaturii RF Problema statiei ascunse Accesul la mediu Functiile pentru detectarea purtatoarei Spatiul intre cadre Accesul bazat pe disputa folosind DCF Fragmentarea si reasamblarea Formatul cadrului. Calitatea legaturii RF. - PowerPoint PPT Presentation

Transcript of Nivelul MAC in retele 802.11

Page 1: Nivelul MAC in retele 802.11

Nivelul MAC in retele 802.11

Calitatea legaturii RF

Problema statiei ascunse

Accesul la mediu

Functiile pentru detectarea purtatoarei

Spatiul intre cadre

Accesul bazat pe disputa folosind DCF

Fragmentarea si reasamblarea

Formatul cadrului

Page 2: Nivelul MAC in retele 802.11

Calitatea legaturii RF

• Factori care degradeaza legatura RF– Interferenta– Zgomotul– Interferenta multipath

• ACK, confirmare pozitiva (positive acknowledgement)

• Retransmisia cadrelor neconfirmate

• Controlul mediului pe perioada operatiilor atomice

• Suport pentru viteze multiple

Page 3: Nivelul MAC in retele 802.11

Problema statiei ascunse

• Statia 2 raspunde cu un cadru CTS

• CTS blocheaza transmisia statiilor care il receptioneaza

• Statia 1 transmite cadrul

• Statia 2 transmite ACK

• Statia 1 intentioneaza sa transmita un cadru statiei 2

• Statia 1 transmite un cadru RTS

• RTS rezerva legatura radio si blocheaza transmisia statiilor care il receptioneaza

Page 4: Nivelul MAC in retele 802.11

Accesul la mediu

• Controlat de functiile de coordonare• Distribution coordination function (DCF)

– Acces CSMA/CA

– Verifica daca legatura radio este libera inaintea transmisiei

– Backoff aleator dupa fiecare cadru

– CTS/RTS

Page 5: Nivelul MAC in retele 802.11

• Point coordination function (PCF)– Serviciu fara disputa

– Doar in retele infrastructure

– Point coordinators• In AP-uri

• Mediul este furnizat fara disputa

Page 6: Nivelul MAC in retele 802.11

• Hybrid coordiation function (HCF)– Quality of service

– In orice retea

– Permite statiilor mentinerea mai multor cozi de servicii

Page 7: Nivelul MAC in retele 802.11

Functiile pentru detectarea purtatoarei

• Determina disponibilitatea mediului• Tipuri

– Fizica

– Virtuala

• Fizica– Furnizate de nivelul fizic

– Pret mare

– Problema nodurilor ascunse

Page 8: Nivelul MAC in retele 802.11

Functiile pentru detectarea purtatoarei

• Virtuala– Network Allocation Vector (NAV)

• Timer (in microsecunde)

• Indica durata de timp in care mediul va fi rezervat

Page 9: Nivelul MAC in retele 802.11

Spatiul intre cadre

• Interframe spacing• Coordonarea accesului la mediu• Short Interframe Space (SIFS)

– Transmisii cu prioritatea cea mai mare (RTS, CTS, ACK)

Page 10: Nivelul MAC in retele 802.11

• PCF Interframe Space (PIFS)– Folosit de PCF in operatiile fara disputa

• DCF Interframe Space (DIFS)– Servicii bazate pe disputa

• Extended Interframe Space (EIFS)– Folosit doar atunci cand este o eroare in transmisia cadrului

Page 11: Nivelul MAC in retele 802.11

Accesul bazat pe disputa folosind DCF

• Folosit atat in retele IBSS cat si in retele infrastructure BSS

• Statiile verifica daca mediul este liber• Reguli de baza

– Daca mediul este liber de o perioada de timp mai mare decat DIFS transmisia poate incepe imediat

• Daca cadrul precedent a fost receptionat fara erori mediul trebuie sa fie liber pentru o perioada de timp cel putin egala cu DIFS

• Daca transmisia precedenta continea erori mediul trebuie sa fie liber pentru o perioada de timp egala cu EIFS

– Daca mediul este ocupat statiile asteapta eliberarea acestuia (access deferral). Dupa eliberarea mediului statiile asteapta ca acesta sa fie liber pentru o perioada de timp egala cu DIFS si se pregatesc pentru procedura de backoff exponential in vederea evitarii coliziunilor.

Page 12: Nivelul MAC in retele 802.11

• Reguli aditionale– Tratarea erorilor este responsabilitatea transmitatorului care

trebuie sa efectueze retransmisia.

– Secventele multicadru pot actualiza NAV

– Cadrele de tip ACK, CTS intr-o secventa de schimb RTS/CTS si fragment in secvente de fragmente pot fi transmise dupa o perioada de timp egala cu SIFS

– Secvente de cadre extinse sunt necesare pentru pachete de nivel superior mai mari decat pragurile configurate

Page 13: Nivelul MAC in retele 802.11

• Tratarea erorilor– Fiecare cadru sau fragment are asociat un singur retry

counter

– Statiile au doua retry counters• Short retry count

• Long retry count

– Cadrele• Scurte - mai scurte decat pragul RTS

• Lungi - mai lungi decat pragul RTS

– In functie de lungime, cadrele sunt asociate fie cu short sau long retry counter

Page 14: Nivelul MAC in retele 802.11

• Tratarea erorilor (continuare)– Retry counts incep la 0 si sunt incrementate cand

transmisia cadrelor asociate esueaza

– Daca limita retry este atinsa cadrul este eliminat si pierderea sa este raportata protocoalelor de nivel superior

– Fragmentele primesc de la MAC un maximum lifetime

– Cand primul fragment este transmis lifetime counter este pornit

– Cand limita lifetime este atinsa cadrul este eliminat si nu se mai incearca transmiterea fragmentelor ramase

Page 15: Nivelul MAC in retele 802.11

• Backoff– Dupa terminarea transmisiei cadrului si expirarea DIFS

statiile pot incerca sa transmita cadre– Dupa DIFS urmeaza o perioada numita contention window

sau backoff window– Aceasta perioada este impartita in sloturi

Page 16: Nivelul MAC in retele 802.11

• Backoff (continuare)– Statiile aleg aleatoriu un slot si asteapta acel slot inainte de a

incerca sa acceseze mediul– In cazul in care mai multe statii incearca sa transmita, statia

care alege cel mai mic numar de slot acceseaza mediul– De fiecare data cand o transmisie esueaza timpul backoff

este selectat dintr-o gama mai larga

Page 17: Nivelul MAC in retele 802.11

• Backoff (continuare)– Dimensiunea contention window este limitata– Cand contention window atinge dimensiunea maxima,

ramane la aceasta dimensiune pana cand transmisia are loc cu succes sau retry counter asociat este atins si cadrul este eliminat. In ambele cazuri contention window este resetat la dimensiunea minima

Page 18: Nivelul MAC in retele 802.11

Fragmentarea si reasamblarea• Fragmentarea are loc atunci cand lungimea pachetelor

de nivel mai inalt depaseste pragul de fragmentare configurat

• Fragmentele au acelasi numar de secventa dar au numere de fragment atribuite in ordine crescatoare. Cele doua numere compun campul Sequence Control

• Bitul More Fragments din campul Frame Control indica faptul ca fragmentul este sau nu ultimul

Page 19: Nivelul MAC in retele 802.11

• Fragmentele unui cadru sunt transmise in mod normal intr-o rafala - fragmentation burst

• NAV si SIFS sunt folosite in combinatie pentru a controla accesul la mediu

• Fragmentele si confirmarile sunt separate de SIFS astfel incat statia sa pastreze controlul canalului

Page 20: Nivelul MAC in retele 802.11

• RTS si CTS seteaza NAV pana la sfarsitul primelor fragmente

• Fiecare fragment setaza NAV pana la sfarsitul confirmarii pentru urmatorul fragment

• Dupa transmiterea ultimului fragment si a confirmarii corespunzatoare NAV este setat la 0 indicand eliberarea mediului

Page 21: Nivelul MAC in retele 802.11

Formatul cadrului

• Version – versiunea, numarul protocolului 0

• Type – tipul: management, control, data

• Subtype – impreuna cu subcampul Type identifica tipul cadrului

• To DS si From DS – indica daca un cadru este destinat sistemului de distributie

• More Fragments – toate fragmentele exceptand ultimul au acest bit 1; ultimul fragment si cadrele nefragmentate au acest bit 0

• Retry – cadrele retransmise au acest bit 1

• Power Management – 1 indica faptul ca transmitatorul va fi in mod powersaving dupa terminarea schimbului de cadre atomic curent

• More Data – setat de AP, indica existenta a cel putin un cadru bufferat

• Protected Frame – setat pentru cadrele protejate de protocoale de securitate de nivel legatura

• Order – setat atunci cand furnizarea este realizata in ordine stricta

Page 22: Nivelul MAC in retele 802.11

• Duration (NAV) – timpul in microsecunde al NAV• CFP – contention-free period• Cadre CFP – valoarea 32768; interpretata ca si NAV• Cadre PS-Poll – statiile care comuta din starea powersaving in

starea activa transmit un cadru PS-Poll pentru a aduce cadrele bufferate de la AP; association ID (AID) indica BSS-ul cu care sunt asociate

Page 23: Nivelul MAC in retele 802.11

• Address– Pana la 4 campuri de adresa a 48 biti– Campuri diferite sunt folosite in scopuri diferite in functie de tipul

cadrului– Address 1 – pentru receptor– Address 2 – pentru transmitator– Address 3 – pentru filtrare de catre receptor– Destination address – adresa destinatiei– Source address – adresa sursei– Receiver address – adresa statiei care trebuie sa proceseze cadrul– Transmitter address – adresa interfetei wireless care a transmis

cadrul in mediul wireless; doar in wireless bridging– Basic Service Set ID (BSSID) – pentru identificarea unui WLAN

Page 24: Nivelul MAC in retele 802.11

• Folosit pentru defragmentare si eliminarea cadrelor duplicate

• Sequence number – numarul cadrului de nivel superior• Fragment number – numarul fragmentului

Page 25: Nivelul MAC in retele 802.11

• Frame Body– Campul de date

• FCS– Frame check sequence

– Cyclic redundancy check (CRC)

– Permite verificarea integritatii datelor receptionate

Page 26: Nivelul MAC in retele 802.11

Serviciul fara disputa cu PCF

Accesul fara disputa folosind PCF

Operarea PCF

Page 27: Nivelul MAC in retele 802.11

Accesul fara disputa folosind PCF

• PCF – point coordination function

• Serviciul fara disputa nu este furnizat tot timpul

• Perioadele de serviciu fara disputa alterneaza cu perioadele de serviciu bazat pe DCF

• DCF – distribution coordination function

Page 28: Nivelul MAC in retele 802.11

• Dimensiunea relativa a perioadei fara disputa poate fi configurata

• Metoda de control al accesului centralizata

• Accesul la mediu este restrictionat de catre point coordinator

• Point coordinator – functie implementata in AP-uri

• Toate transmisiile trebuie confirmate

Page 29: Nivelul MAC in retele 802.11

Operarea PCF

• Timpul este impartit in intervale de repetitie fara disputa

• Intervalul de repetitie fara disputa este divizat in perioada fara disputa si perioada bazata pe disputa

• Perioada fara disputa – contention free period (CFP)

BeaconCF-Poll

(spre #1)

Cadru de la #1 + CF-Ack

CF-Poll(spre #2) +CF-Ack (spre #1)

Data(spre #4) +CF-Poll

CF-Ack

CF-EndPC

Statii

NAV Setat de BeaconEliberat de

CF-End

SIFS

SIFS

SIFS PIFS

SIFS

SIFS

timp

timp

Interval de repetitie fara disputa

Perioada fara disputa Perioada bazata pe disputa

Page 30: Nivelul MAC in retele 802.11

• Perioada bazata pe disputa trebuie sa fie suficient de lunga pentru transferul a cel putin un cadru de dimensiune maxima si confirmarea asociata acestuia

• Perioada fara disputa incepe la transmiterea cadrului Beacon de catre AP

• Cadrul Beacon anunta maximum duratei perioadei fara disputa, CFPMaxDuration

BeaconCF-Poll

(spre #1)

Cadru de la #1 + CF-Ack

CF-Poll(spre #2) +CF-Ack (spre #1)

Data(spre #4) +CF-Poll

CF-Ack

CF-EndPC

Statii

NAV Setat de BeaconEliberat de

CF-End

SIFS

SIFS

SIFS PIFS

SIFS

SIFS

timp

timp

Interval de repetitie fara disputa

Perioada fara disputa Perioada bazata pe disputa

Page 31: Nivelul MAC in retele 802.11

• Statiile seteaza NAV la durata maxima pentru a bloca accesul bazat pe DCF

• Toate transmisiile fara disputa sunt separate de intervale SIFS sau PIFS

• AP-ul sondeaza statiile statiile asociate aflate in polling list pentru transmisia datelor

• Cadrele de sondare – contention-free polling frames (CF-Poll)

BeaconCF-Poll

(spre #1)

Cadru de la #1 + CF-Ack

CF-Poll(spre #2) +CF-Ack (spre #1)

Data(spre #4) +CF-Poll

CF-Ack

CF-EndPC

Statii

NAV Setat de BeaconEliberat de

CF-End

SIFS

SIFS

SIFS PIFS

SIFS

SIFS

timp

timp

Interval de repetitie fara disputa

Perioada fara disputa Perioada bazata pe disputa

Page 32: Nivelul MAC in retele 802.11

• Doar statia care este sondata prin CF-Poll are dreptul de transmisie

• Un cadru CF-Poll permite statiei transmisia unui singur cadru

• Statiile sunt introduse in polling list la asocierea cu AP-ul

• Association Request include un camp care indica capabilitatea statiei de a raspunde cadrelor de sondare

BeaconCF-Poll

(spre #1)

Cadru de la #1 + CF-Ack

CF-Poll(spre #2) +CF-Ack (spre #1)

Data(spre #4) +CF-Poll

CF-Ack

CF-EndPC

Statii

NAV Setat de BeaconEliberat de

CF-End

SIFS

SIFS

SIFS PIFS

SIFS

SIFS

timp

timp

Interval de repetitie fara disputa

Perioada fara disputa Perioada bazata pe disputa

Page 33: Nivelul MAC in retele 802.11

• Majoritatea transmisiilor sunt separate de SIFS• Daca urmare a unui CF-Poll nu este primit un raspuns,

AP-ul poate transmite urmatoarei statii din polling list dupa intervalul PIFS

• Confirmarile, sondarea si datele pot fi combinate pentru a mari eficienta

BeaconCF-Poll

(spre #1)

Cadru de la #1 + CF-Ack

CF-Poll(spre #2) +CF-Ack (spre #1)

Data(spre #4) +CF-Poll

CF-Ack

CF-EndPC

Statii

NAV Setat de BeaconEliberat de

CF-End

SIFS

SIFS

SIFS PIFS

SIFS

SIFS

timp

timp

Interval de repetitie fara disputa

Perioada fara disputa Perioada bazata pe disputa

Page 34: Nivelul MAC in retele 802.11

• Data– Cadru de date, identic cu cadrul de date folosit in perioadele

bazate pe disputa

• CF-Ack– Folosit de statii pentru a confirma receptionarea unui cadru

cand nu trebuiesc transmise date

• CF-Poll– Transmis de AP unei statii mobile pentru a da dreptul acesteia

sa transmita un singur cadru bufferat

• Data + CF-Ack– Combina transmisia datelor cu o confirmare

• Data +CF-Poll– Folosit de AP pentru transmisia datelor unei statii mobile si

pentru a cere un cadru de la statia mobila

Page 35: Nivelul MAC in retele 802.11

• CF-Ack+CF-Poll– Transmis de AP pentru a confirma ultimul cadru de la un

client si pentru a cere un cadru de la urmatorul client din polling list

• Data + CF-Ack+CF-Poll– Transmisie de date, confirmare si sondare

• CF-End– Termina perioada fara disputa

• CF-End + CF-Ack– Termina perioada fara disputa si confirma cadrul de date

transmis anterior

• Orice management