10.3.4 Проверка занятости канала (сса) на 20 мГц

Высокоскоростная станция (НТ-station) c шириной полосы 20 МГц должна провести проверку занятости канала (CCA) при следующих условиях:

• Регистрация сигнала модулем ССА. Для нормальной передачи на полосе 20 МГц блока данных протокола сходимости физического уровня (PPDU) модуль CCA должен регистрировать мощность сигнала не менее 82 дБм;

• Определение значения энергии. Чтобы сигнал был принят модулем ССА при ширине канала 20 МГц, его мощность должна составлять не менее 62 дБм;

• Даже если станция не поддерживают прием блоков данных формата Greenfield PPDU, при мощности сигнала 72 дБм модуль ССА все равно его зарегистрирует для нормальной передачи данных Greenfield PPDU.

Первые два условия соответствуют стандартам 802.11a и 802.11g. Последнее условие гарантирует, что даже такая станция, которая не может принимать вспомогательный формат передачи данных Greenfield PPDU, подстроится под данный формат на уровне чувствительности лучше, чем на нормальном уровне определения энергии.

10.3.5. Проверка занятости канала (сса) на 40 мГц

Высокоскоростная станция (НТ-station) c шириной полосы 40 МГц должна провести оценку занятости и первичного, и вторичного каналов. Модуль ССА срабатывает при следующих условиях:

• Когда вторичный канал свободен, на первичном канале модуль ССА должен зарегистрировать сигнал с мощностью не менее 82дБм для корректной передачи PPDU на полосе 20 МГц;

• Когда вторичный канал свободен, сигнал должен быть мощностью не менее 62 дБм, чтобы модуль ССА его зарегистрировал на первичном канале;

• Если станция не поддерживают прием блоков данных формата Greenfield PPDU, при мощности сигнала 72 дБм модуль ССА все равно его зарегистрирует для нормальной передачи данных Greenfield PPDU на первичном 20 МГц канале, когда вторичный канал свободен;

• Для первичного и вторичного каналов мощность сигнала должна составлять не менее 79 дБм для корректной передачи PPDU на 40 МГц;

• На первичном и вторичном каналах ССА регистрирует любой сигнал с мощностью не менее 59 дБм;

• Если станция не поддерживают прием блоков данных формата Greenfield PPDU, ССА все равно зарегистрирует сигнал на первичном и вторичном каналах при мощности 69 дБм для нормальной передачи данных Greenfield PPDU;

• Когда первичный канал не работает, ССА регистрирует на вторичном канале сигналы мощностью не менее 62 дБм.

Таким образом, условия работы ССА на 40 МГц – это просто условия для работы ССА на полосе 20 МГц с некоторыми добавлениями, причем условия для работы с каналом шириной 20 МГц соотносятся с работой на первичном канале, а условия для каналов с шириной 40 МГц - это проще говоря, условия для работы на двух спаренных каналах с шириной 20 МГц. Уровень энергии определяется только на вторичном канале.

10.3.6. Доступ к каналу для передачи на 40 мГц

Станции с шириной канала 20 или 40 МГц достигают усовершенствованного распределенного доступа к каналам (EDCA) за период TXOP (возможность передачи) для передачи в пределах временного окна, размер которого основан на ССА первичного канала с шириной 20 МГц. Однако станция передаст PPDU на 40 МГц только при условии, что вторичный канал был свободен межкадровый интервал PCF (PIFS) до того, как сбросился счетчик обратного отсчета. Если вторичный канал не был свободен за период PIFS, тогда станция должна начать новый обратный отсчет, выбрав случайное число в диапазоне конкурентного окна, как у предыдущего отсчета. TXOP, полученный для передачи PPDU на 40 МГЦ, можно использовать и для передачи PPDU по полосе 20 МГц. Важно отметить, что в таком случае в течении периода TXOP вторичный канал при передаче по полосе 20 МГц будет свободен и любая другая станция с шириной канала 20 МГц может начать передавать по нему данные, таким образом, создавая помехи на полосе 40 МГц.

10.3.7. Определение вектора распределения сети (NAV) базовым набором обслуживания (BSS) на 20 и 40 МГц

Высокоскоростные станции обновляют свой NAV с помощью значений полей продолжительности и идентификации (Duration/ID field), которое содержится во всех кадрах PPDU, получаемых по первичному каналу на 20 или 40 МГц. NAV устанавливается, если адрес приемника не совпадает с MAC-адресом принимающей станции. Станции не устанавливают NAV по кадрам, полученным по вторичному каналу на 20 МГц, даже если такая станция имеет возможность их принимать.

10.3.8. Требования к сканированию на предмет пересечения с другими BSS

Прежде, чем точка доступа (AP) установит BSS c шириной канала 20 или 40 МГц, она должна проверить, есть ли в диапазоне частот каналов, к которым пытается подключиться новый BSS, другие BSS. Такой тип сканирования называется сканированием на предмет возникновения пересечений с другими BSS или OBSS. Предполагается, что такое сканирование позволит AP как самостоятельно, так и с помощью оператора сети выбрать наиболее подходящий канал для работы BSS c шириной каналов 20\40 МГц из существующих в регулятивном домене. Версия стандарта 802.11n не устанавливает жесткие правила в отношении выбора наиболее подходящей пары каналов, но обеспечивает работу на 20\40 МГц каналах таким образом, чтобы не произошло пересечения между уже работающими на этих каналах BSS.

В отличие от обычных BSS c шириной канала 20 МГц, высокоскоростные 20 МГц BSS не требуют сканирования для предотвращения пересечения. Однако рекомендуется не допускать работу других 20 МГц BSS на вторичных каналах уже работающих 20\40 МГц BSS.

10.3.8.1. Установка BSS c шириной каналов 20\40 МГц в диапазоне 5 ГГц

Если АР устанавливает BSS с шириной канала 20\40 МГц в диапазоне частот 5 ГГц, который занимает те же каналы, что и уже существующий BSS, то АР сначала должен удостовериться, что первичный и вторичный каналы нового BSS соответствуют таким каналам уже существующего BSS. Если существует более двух BSS с шириной каналов 20\40 МГц с несовпадающими первичными и вторичными каналами, тогда АР может совмещать эти каналы с любыми из существующих BSS. Такое происходит, когда существующие BSS не видят друг друга как показано на рисунке 10.4.

Рисунок 10.4. Установка нового BSS c шириной канала 20\40 МГц между двумя существующими BSS с несовпадающими первичными и вторичными каналами.

Не рекомендуется, чтобы АР устанавливал 20\40 МГц BSS там, где вторичный канал занят 20 МГц BSS. И наоборот, не рекомендуется, чтобы АР устанавливал 20 МГц BSS на вторичном канале 20\40 МГц BSS. В диапазоне частот 5 ГГц нет пересекающихся 20 МГц каналов. Когда устанавливается 20\40 МГц BSS, АР может периодически сканировать вторичный канал на предмет OBSS на полосе 20 МГц.

10.3.8.2. Установка 20\40 МГц BSS диапазоне 2.4 ГГц

Из-за ограниченного диапазона рабочих частот и пересечений 20 МГц каналов правила установки 20\40 МГц BSS в диапазоне 2.4 ГГц более строгие, чем для диапазона 5 ГГц. Прежде, чем АР сможет установить новый 20\40 МГц BSS в диапазоне 2.4 ГГц, он должен удостовериться, что на частотах, на которые нужно установить новый BSS, соблюдены следующие условия:

1. Первичные и вторичные каналы нового BSS совпадают со всеми такими каналами у существующих 20\40 МГц BSS;

2. Первичный канал совпадает с рабочим каналом всех 20 МГц BSS.

Диапазон установки включает в себя все каналы на центральных частотах в пределах центральной частоты 40 МГц канала, равной 25 МГц. Число таких каналов может доходить до 11. Согласно этим правилам рисунок 10.5 демонстрирует пример допустимого BSS с шириной каналов 20\40 МГц.

В США в диапазоне 2.4 ГГц доступно 11 каналов, так что можно установить только 1 непересекающийся BSS с шириной каналов 20\40 МГц. Таким образом, согласно первому правилу, если существует BSS с шириной каналов 20\40 МГц в диапазоне 2.4 ГГц, то АР должен удостовериться, что первичный и вторичный каналы нового BSS совпадают с такими каналами уже существующего BSS.

В Европе в диапазоне 2.4 ГГц доступно 13 каналов, так что можно установить два непересекающихся BSS с шириной каналов 20\40 МГц. Один из них будет использовать 1 и 5 каналы, а второй – 9 и 13. Однако, если существующий 20\40 МГц BSS не использует одну из этих пар каналов, то новый BSS должен использовать те же первичные и вторичные каналы, что и существующий BSS.

Рисунок 10.5. Пример допустимой работы BSS c шириной канала 20\40 МГц

Существует ряд случаев, когда 20\40 МГц BSS установить нельзя. Например, если на каждом из широко используемых 1, 6 и 11 каналах есть 20 МГц BSS или даже 2 BSS с шириной каналов 20 МГц, которые используют, к примеру,4 и 11 каналы.

В ситуации, показанной на рисунке 10.4, когда 2 20\40 МГц BSS не видят друг друга и используют несовпадающие первичные и вторичные каналы, новый BSS с шириной канала 20\40 МГц устанавливать нельзя.

10.3.8.3. Сканирование на предмет OBSS во время работы BSS с шириной каналов 20\40 МГц

Во время работы 20\40 МГц BSS в диапазоне 2.4 ГГц, активные высокоскоростные станции с шириной канала 20\40 МГц, подключенные к BSS, должны сканировать каналы на частоте BSS, чтобы удостовериться, что условия для установки BSS не изменились. Сам АР не должен проводить сканирование, хотя и имеет для этого возможности.

Станции, которые проводят сканирование, записывают каналы, которые используют другие BSS. Также эти станции получают маячковые сигналы и чаще всего определяют первичные каналы, на которых работают BSS, по информации о наборе параметров распределительной системы в маячковом кадре, чем по номеру канала, с которого пришел маячковый сигнал. Причина в том, что станции могут принимать маячковые сигналы методом прямого последовательного расширения спектра (DSSS) со сдвигом частотного центра на 5 МГц , т.е. со смежного канала в диапазоне 2.4 ГГц, так что центральная частота приемника не является точным показателем занятости канала. Наличие вторичного канала определяется путем анализа поля сдвига вторичного канала в свойствах высокоскоростной станции, если таковой имеется.

Если какие-либо изменения фиксируются в локальных записях и из-за них BSS c шириной канала 20\40 МГц не может работать или каналы уже изменены соседним BSS , тогда станция посылает управляющий кадр сосуществования (Coexistence Management frame) для канала с шириной 20\40 МГц на AP. Если управляющий кадр сосуществования для канала с шириной 20\40 МГц был отправлен, потому что условия не позволяют BSS с шириной канала 20\40 МГц работать, тогда поле запроса полосы(Width Request field) канала BSS с полосой 20 МГц выставляется на 1. Когда АР получает управляющий кадр сосуществования для каналов с шириной 20\40 МГц с полем запроса полосы шириной 20МГц равным 1, АР незамедлительно должна переключить BSS на работу на полосе шириной 20 МГц.

С помощью управляющего кадра сосуществования сканирующая станция также отправляет список занятых каналов. Список каналов может включать номера каналов, на которых был замечен хотя бы один 20 МГц BSS, отличные от первичного канала BSS, к которому привязана станция. Список также может включать номера первичных каналов любых 20\40 МГц BSS, у которых первичные и вторичные каналы не совпадают с такими каналами BSS, к которому привязана сканирующая станция.

Если используемые соседними BSS каналы меняются, сканирующая станция отмечает изменения в управляющем кадре сосуществования для каналов с шириной 20\40 МГц. АР использует информацию об используемых каналах со всех сканирующих станций, а также свои собственные данные, чтобы определить, позволяют ли условия работать BSS с шириной канала 20\40 МГц. Если такие условия равны отрезку времени dot11BSSWidthChannelTransitionDelayFactor dot11BSSWidthTriggerScanInterval секунд (смотрите базу управляющих данных (MIB) для сканирования на полосе 20\40 МГц в таблице 10.1), АР может возобновить работу BSS на 20\40 МГц каналах.

АР переключает работу BSS с ширины 20\40 МГц на 20 МГц , когда выставляет значение поля сдвига вторичного канала на 0 при передаче следующего маячкового сигнала. АР также выставляет ширину канала STA на 0. Это означает, что станция можете принимать данные только по полосе 20 МГц. Аналогично, АР может переключить работу BSS с 20 МГц на 20\40 МГц, изменив значение поля сдвига вторичного канала на +1 или – 1 и обновив ширину канала STA. АР может также использовать механизм оповещения об изменении канала (Channel Switch Announcement) для того, чтобы сменить полосу работы BSS или переключить каналы.

10.3.8.4. Обязательное сканирование для станций с шириной канала 20\40 МГц

Сканирование на предмет OBSS – это активное или пассивное сканирование каналов, на которых могут возникать помехи в связи с работой 20\40 МГц BSS. В диапазоне 5 ГГц это те же два канала, которые занимает или займет BSS c шириной каналов 20\40 МГц. В диапазоне 2.4 ГГц таким каналом может стать любой из существующих на регулятивном домене, который находятся в диапазоне 25 МГц от центральной частоты парных 20 МГц каналов, которые занимает или займет 20\40 BSS.

Сканирование на предмет OBSS проводят АР перед установкой 20\40 МГц BSS и активные высокоскоростные станции с шириной полосы 20\40 МГц, связанные с 20\40 МГц BSS. Параметры сканирования на предмет OBSS приведены в таблице 10.2 вместе с их значениями по умолчанию. АР может вернуться к настройкам по умолчанию на высокоскоростных станциях, связанных с 20\40 МГц BSS, передав на них параметры сканирования OBSS (подробнее в разделе 11.3.2.4) .

Активные высокоскоростные станции с шириной полосы 20\40 МГц должны выполнять не менее двух сканирований каждого канала каждый промежуток времени равный dot11BSSWidthTriggerScanInterval. Сканирование каждого канала может быть как активным, так и пассивным. Под пассивным сканированием подразумевается только прослушивание маячковых сигналов. Под активным сканированием подразумевается отправка пробных запросов (Probe Request frame) и обработка полученных пробных ответов (Probe Response frame). На некоторых регулятивных доменах активное сканирование запрещено, например, на радарных частотах. В таком случае используется только пассивное сканирование.

Каждый раз на пассивное сканирование определенного канала станции отводится минимальный промежуток времени равный dot11OBSSScanPassiveDwell и на активное соответственно dot11OBSSScanActiveDwell. Обычно станции не задерживаются на одном канале намного, поскольку так она может потерять траффик на каналах BSS.

Таблица 10.2. Параметры для сканирования 20\40 МГц каналов

Таким образом, станции периодически посещают канал через заданный промежуток времени. Станция должна сканировать все каналы за промежуток времени равный dot11OBSSScanPassiveTotalPerChannel для пассивного сканирования и dot11OBSSScanActiveTotalPerChannel для активного соответственно.

Не всем станциям нужно сканировать каналы. Сканирование выполняют только АР перед установкой 20\40 МГц BSS и активные станции. Активные станции - это такие станции, для которых отрезок времени, за который они передают сервисный блок данных MAC-подуровня (MSDU) и принимают одноадресные MSDU, отправленные на эту станцию за предыдущие периоды сканирования равные dot11BSSWidthChannelTransitionDelayFactor, больше, чем пороговое время, равное dot11OBSSScanActivityThreshold/100.

Другими словами, если активность STA

10.1

где

период активности = dot11BSSWidthChannelTransitionDelayFactor 10.2 dot11BSSWidthTriggerScanInterval

и

активность станции 10.3

тогда станция считается активной и должна выполнить сканирование на предмет OBSS в следующий период сканирования.

В течение развития версии стандарта 802.11n существовали некоторые разногласия в отношении обязательного сканирования, которое должны проводить станции. Некоторые компании, заинтересованные в портативности устройств, не хотели, чтобы станции проводили сканирование, аргументируя это энергозатратами. Однако, анализ дополнительного энергопотребления от сканирования показал, что потери даже для портативных устройств в режиме ожидания (ожидания звонка) минимальны. Был найден компромисс, согласно которому был установлен предел активности, ниже которого сканирования не требуется. По умолчанию он равен 0,25%. Выше этого уровня устройства, поддерживающие IP-телефонию (VoIP), во время IP-звонка должны проводить сканирование (обычно при IP-звонках станция принимает или отправляет короткие кадры каждые 20 мкс). Сканирование не требуется, если станция находится в режиме ожидания и требуется передавать только небольшой объем данных в основном для поддержания соединения или передачи и приема коротких текстовых сообщений. Станция также может переподключиться к АР как 20 МГц станция (более чем подходящие для VoIP), чтобы избежать обязательное сканирование.