10.6.9. Обеспечение отсрочки на низкоскоростной станции для завершения передачи с помощью смешанного формата ppdu для высокоскоростных станций

Преамбула кадров смешанного типа для высокоскоростных станций совместима с низкоскоростными станциями версий 802.11g и 802.11а, так что получившие такой кадр станции не будут вести передачи на время, указанное в поле длительности (L_LENGTH), а также учитывает пропускную способность станции, указанной в поле пропускной способности (L_DATARATE), которые содержаться в сигнальном поле (L-SIG) совместимой с низкоскоростными станциями части преамбулы. Это иллюстрируется на рисунке 10.10.

Рисунок 10.10. Низкоскоростная станция обеспечивает отсрочку при получении PPDU смешанного формата для высокоскоростных станций

Поле L_DATARATE выставлено на 6 Мбит\с. Это самая низкая пропускная способность физического уровня для OFDM. Поле L_LENGTH показывает предполагаемую длительность передачи. Низкоскоростные станции будут расшифровывать эти поля в следующем порядке. При скорости 6 Мбит\с за каждые 4 мкс символ переносит 3 октета (24 бита). При такой скорости размер служебных сигналов, переданных вместе с полезными данными, равен 1 символу. Такими сигналами являются Сервисное поле размером 16 бит(запускает шифратор) и так называемый Хвост\разграничитель (используется, чтобы очистить декодер) размером 6 бит.

Тогда длительность передачи полезных данных будет равна:

где ┌ ┐означает округление до следующего целого числа. Так как максимально возможное значение поля L_LENGTH равно 4095, высокоскоростная станция может указать длительность L-SIG до 5.464мс в пределах 4 мкс. Высокоскоростная станция должна указать такие значения полей L_LENGTH и L_DATARATE, при которых значение L-SIG было бы равно хотя бы длительности передачи кадра.

Стоит заметить, что некоторые низкоскоростные устройства не могут считывать поле L_LENGTH, если его значение больше 2340. Сигнальные поля низкоскоростных станций плохо защищены однопаритетными битами. Многие устройства проводят дополнительную проверку, чтобы удостовериться, что кадр был правильно обработан, а сигнальное поле успешно демодулировано, включая проверку того, что поле длительности меньше, чем 2340 (так как до версии 802.11это был максимальный размер MPDU). Эти устройства будут считать, что большое значение поля означает неправильную обработку кадра, а значит, не подтвердят модулю ССА, что мощность сигнала ниже порогового уровня определения энергии.

10.6.10 Защита l-sig txop

Высокоскоростным станциям, принимающим смешанный формат PPDU для высокоскоростных станций, не обязательно знать значения полей L_LENGTH и L_DATARATE в сигнальном поле низкоскоростных станций, чтобы демодулировать часть кадра, предназначенного для высокоскоростных станций, так как длина сервисного блока данных процедуры определения соответствия физического уровня (PSDU) и индекс MCS уже указаны в сигнальном поле для высокоскоростных станций (HT-SIG). Таким образом, в полях L_LENGTH и L_DATARATE может быть указано время большее, чем длина соответствующего кадра. Таким способом можно защитить всю последовательность, а не только один кадр. Это и является основой для защиты L-SIG и изображено на рисунке 10.11.

Рисунок 10.11. Защита TXOP через L-SIG

Высокоскоростные станции устанавливают длительность поля L-SIG, чтобы, по крайней мере, покрыть время передачи PPDU для высокоскоростных станций. Если высокоскоростная станция посылает PPDU другой высокоскоростной станции, которая поддерживает защиту TXOP через L-SIG, передающая станция может выставить значение поля L-SIG на всю продолжительность последовательности кадров. Так как низкоскоростные станции не могут принимать больше одного кадра за всю длительность поля L-SIG, кадры защищенной последовательности нельзя отправлять на низкоскоростные станции.

Высокоскоростные станции обычно обновляют свой NAV, используя значение поля продолжительности и идентификации в полученном MPDU. , Если высокоскоростная станция, поддерживающа данную защиту, не смогла извлечь MPDU из PPDU, при получении PPDU смешанного формата для высокоскоростных станций она выставит свой NAV по окончании PPDU на оставшееся время L-SIG.

Рисунок 10.12. Пример последовательности с защитой TXOP через L-SIG

Пример последовательности с защитой L-SIG изображен на рисунке 10.12. Последовательность с защитой L-SIG начинается с обмена короткими PPDU смешанного формата. Если длина кадра-ответа заранее известна передатчику, то любую начальную последовательность кадров можно использовать, чтобы начать отсчет TXOP.

Длительность L-SIG в начальном PPDU устанавливается так, чтобы покрыть длительность начального PPDU с учетом SIFS и длины кадра-ответа, но без учета длины совместимой с низкоскоростными станциями преамбулы. Поле длительности MAC-кадра в PPDU устанавливается согласно с предполагаемым остаточным временем последовательности.

Длительность L-SIG в ответном PPDU устанавливается согласно значению поля длительности MAC-кадра без учета SIFS и длины совместимой с низкоскоростными станциями преамбулы.

После успешного завершения начального обмена кадрами последовательность продолжается по схожей модели с использованием смешанного формата PPDU. Длительность L-SIG в следующем PPDU от передатчика выставляется таким образом, чтобы покрыть остаток последовательности. Значения полей длительности последующих MAC-кадров в PPDU также выставляются на время до окончания последовательности. В кадрах-ответах поле L-SIG выставляется согласно значению поля длительности в MAC-кадрах.

Недостаток использования защиты TXOP через L-SIGзаключается в том, что низкоскоростные станции не смогут демодулировать эти кадры и будут использовать расширенные межкадровые интервалы (EIFS) для доступа к каналам по окончании защищенного периода.

Источники:

1. Chan, D., Hart, B., and Qian, Q. (2007). 20/40 MHz Coexistence for 5 GHz: Issues and Proposed Solution Overview, IEEE 802.11-07/2564r1.

2. IEEE (2007a). IEEE P802.11nTM/D3.00, Draft Amendment to STANDARD for Information Technology – Telecommunications and Information Exchange Between Systems – Local and Metropolitan Networks – Specific Requirements – Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications: Amendment 4: Enhancements for Higher Throughput.

3. IEEE (2007b). IEEE P802.11yTM/D5.0, Draft Amendment to STANDARD for Information Technology – Telecommunications and Information Exchange Between Systems – Local and Metropolitan Networks – Specific Requirements – Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications: Amendment 3: 3650-3700 MHz Operation in USA.

4. Kandala, S., Jones,V. K., Raissinnia, A., and de Vegt, R. (2006). Extension Channel CCA Proposed Solutions, IEEE 802.11-06/0608r2.

5. Perahia, E. (2007). MIB Attributes for 40 MHz Scanning in 2.4 GHz, IEEE 802.11-07/2446r0.

6. Van Nee, R., Jones, V. K., Awater, G., and de Vegt, R., (2006). Transmitter CCA Issues in 2.4 GHz, IEEE 802.11-06/0869r1.

11.Форматы MAC-кадров

В этом разделе детально рассмотрены существующие форматы MAC-кадров. Информации, приведенной здесь, достаточно, чтобы опираться на нее при рассмотрении других материалов данной книги, но это не является исчерпывающим списком всех полей кадров, в особенности, это касается управляющих кадров. О деталях, касающихся форматов кадров, читайте в текущих перечнях IEEE 2007a, 2007b.

11.1. Общая структура кадра

Любой MAC-кадр состоит из следующих частей:

• MAC-заголовок

• Тело кадра различной длины, которое содержит данные, характерные для каждого типа или подтипа кадров

• Контрольная сумма (FCS), которая содержит циклический избыточный код (CRC) размером 32 бита.

MAC-кадры состоят из набора полей в строго определенном порядке как показано на рисунке 11.1. Не все из перечисленных полей присутствуют в других типах кадров.

11.1.1. Контрольное поле кадра

Контрольное поле кадра показано на рисунке 11.2. и состоит из набора подполей, приведенного ниже.

Рисунок 11.1. Структура MAC-кадра.

Рисунок 11.2. Контрольное поле кадра.

11.1.1.1. Поле версии протокола

Размер этого поля равен 2 битам, а значение равно 0. Версия протокола изменится только тогда, когда новые и предыдущие версии стандарта станут окончательно несовместимыми, но такого пока еще не происходило.

11.1.1.2. Поле типа и подтипа

Значения полей типа и подтипа обозначают функцию кадра. Существует три типа кадров: контрольные, управляющие и кадры данных. У каждого типа кадров есть несколько подтипов, их список можно увидеть в таблице 11.1. Кадры данных, пустые кадры, кадр подтверждения приема последнего кадра (CF-Ack), кадр опроса режима сниженного энергопотребления (CF-Poll) и их варианты (от 0000 до 0111) появились в первой версии стандарта 802.11. Подтип кадра данных - кадр приемлемого качества сетевого обслуживания (QoS Data frame) и его варианты (от 1000 до 1111)появился в версии стандарта 802.11е (так называемое расширение QoS).

Контрольный кадр оболочки (Control Wrapper frame) появился в версии 802.11n. Его можно использовать вместо любого контрольного кадра. Он копирует поля контрольного кадра, вместо которого он используется, и добавляет контрольное поле высокоскоростной станции. Данный кадр называют так, потому что он дублирует оболочку контрольного кадра и создает новый кадр с контрольным полем высокоскоростной станции.

Управляющий кадр действия появился в версии 802.11h (Расширенное управление спектром и мощностью излучения). Так как комбинации чисел для управляющих кадров практически закончились, после этой версии вместо разных управляющих кадров использовался данный подтип управляющего кадра. Управляющий кадр без подтверждения действия появился в версии 802.11n. Он выполняет те же функции, но в ответ на него приемник не присылает подтверждение выполнения действия.

11.1.1.3 Поля Через распределительную систему (To DS) и От распределительной системы (From DS)

Варианты и значения полей To DS и From DS приведены в таблице 11.2

11.1.1.4. Поле следующего фрагмента

Если значение этого поля в любом управляющем кадре или кадре данных равно 1, то у них есть еще фрагменты текущих MSDU, A-MSDU или придет еще MMPDU. Если значение этого поля в MPDU равно 0, то MPDU содержит целые MSDU или A-MSDU или последний фрагмент MSDU или A-MSDU.

11.1.1.5. Поле повторной попытки

Если значение данного поля в любом кадре данных ил управляющем кадре равно 1, то данный кадр был отправлен повторно. В других кадрах значение этого поля равно 0. Приемник, таким образом, предотвращает дублирование кадров.