S. Olivieri 1 IEEE 802.11 Lo standard per Wireless LAN.

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1 S. Olivieri 1 IEEE 802.11 Lo standard per Wireless LAN

2 S. Olivieri 2 Parte 3 Tecnologie e protocolli dello strato MAC Struttura dei frame Cenni su HW/SW

3 S. Olivieri 3 Parte 3.1 Tecnologie e protocolli dello strato MAC Struttura dei frame Cenni su HW/SW

4 S. Olivieri 4 Scopo dello strato MAC A differenza dei sistemi di comunicazione punto-punto, nelle reti in cui il canale è condiviso tra più utenti bisogna stabilire chi ha il diritto di comunicare in un certo istante temporale Lo strato di controllo di accesso al mezzo (Medium Access Control, MAC) implementa un metodo per la gestione dellaccesso al mezzo (il canale) condiviso tra più stazioni

5 S. Olivieri 5 Esempi di tecniche di accesso su radio Time Division Multiple Access (TDMA) Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance (CSMA/CA)

6 S. Olivieri 6 TDMA Il tempo di accesso al canale è suddiviso in time slot organizzati in frame, i quali sono ripetuti su base periodica Il coordinamento tra i nodi della rete è gestito dalla base station, che assegna a ciascun nodo un certo numero di slot del frame per la trasmissione Lallocazione dei time slot è specificata in un opportuno slot di gestione (beacon) Le stazioni seguono le istruzioni specificate nel beacon per sapere quando possono comunicare Generalmente tutte le comunicazioni passano per la base station, ed i frame sono organizzati in slot di tipo Downlink (dalla base station al nodo) Uplink (dal nodo alla base station) Possono esistere inoltre degli slot di servizio che un nodo può utilizzare per richiedere lallocazione di una connessione

7 S. Olivieri 7 Esempio di frame TDMA Nota: in alcuni sistemi gli slot uplink, downlink e di servizio possono essere su canali a frequenze diverse

8 S. Olivieri 8 Proprietà del TDMA È di tipo connection oriented È statico nel dominio del tempo e della frequenza Usa slot di dimensione fissa Supporta link simmetrici È adatto per applicazioni di telefonia (GSM, DECT) perchè, assegnando staticamente a ciascun utente degli slot di uplink e downlink Soddisfa i requisiti sulla latenza Garantisce la banda Non va bene per applicazioni di networking perchè Essendo poco flessibile non si adatta al protocollo IP che genera traffico a burst e usa pacchetti di dimensione variabile Essendo connection oriented soffre delloverhead che IP, connectionless, richiede per creare connessioni Essendo statico in frequenza non si adatta alle interferenze, quali quelle presenti nelle bande non licenziate

9 S. Olivieri 9 Consegna affidabile dei dati su WLAN Il MAC 802.11 supporta due funzionalità specifiche di una rete wireless al fine di garantire la consegna affidabile di dati sul mezzo radio Robustezza agli errori Mobilità

10 S. Olivieri 10 Funzionalità del MAC IEEE 802.11 Il MAC fornisce le funzionalità offerte dai servizi 802.11 Consegna dei dati provenienti dagli strati superiori per la comunicazione tra stazioni remote sul mezzo radio Servizi di Data Delivery, Distribution, Integration, Association, Disassociation, Re-association Controllo degli accessi alla rete e protezione dei dati Servizi di Authentication, De-authentication, Privacy

11 S. Olivieri 11 Modalità di accesso al mezzo per 802.11 Laccesso al mezzo radio è controllato da opportune funzioni chiamate Coordination Function La Distributed Coordination Function (DCF) fornisce il servizio di accesso al mezzo tramite contesa Si basa sul Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance (CSMA/CA), che deriva dal CSMA/CD di Ethernet (IEEE 802.3) La Point Coordination Function (PCF) è una funzione opzionale che garantisce un servizio di accesso al mezzo senza contesa solo per le reti di tipo Infrastructure Le stazioni che usano la PCF hanno priorità di traffico rispetto a quelle operanti in regime DCF

12 S. Olivieri 12 Sistemi a contesa CSMA/CD e CSMA/CA sono sistemi per laccesso al mezzo a contesa Sono quei sistemi in cui laccesso al mezzo da parte di più utenti che condividono un canale comune è tale da poter generare conflitti, con conseguenti collisioni dei pacchetti trasmessi e perdita dei dati In generale tali sistemi sono progettati per risolvere i conflitti, e stabilire chi può trasmettere, entro un determinato intervallo temporale, detto tempo di contesa

13 S. Olivieri 13 Il meccanismo di accesso CSMA/CD La stazione che ha dati da inviare ascolta prima il canale (tecnica listen before talk) per determinare se qualcun altro sta trasmettendo Se il canale è libero, la stazione trasmette Se il canale è occupato, la stazione aspetta finchè non si libera, e poi trasmette il frame Se avviene una collisione, la stazione aspetta per un intervallo casuale e poi ritenta la trasmissione Le stazioni terminano prematuratamente le trasmissioni non appena rilevano una collisione (Collision Detection) Si ottiene un risparmio di tempo e di banda

14 S. Olivieri 14 Il meccanismo di accesso CSMA/CD Va bene per Ethernet Il ricetrasmettitore per un cavo può ascoltare mentre trasmette (modalità Full Duplex) Tutte le trasmissioni hanno circa la stessa intensità e sono rilevabili da qualsiasi stazione Non va bene per una WLAN Una radio Full Duplex è molto costosa La potenza del segnale in trasmissione sarebbe comunque tale da mascherare tutti gli altri segnali in aria In un ambiente wireless non si può assumere che tutte stazioni possano ascoltarsi per via del raggio dazione limitato, quindi non sarebbe possibile rilevare collisioni avvenute fuori larea di copertura della stazione trasmittente

15 S. Olivieri 15 Il meccanismo di accesso CSMA/CA Il passaggio dallo stato occupato allo stato libero del mezzo è il momento in cui la probabilità di avere collisioni è più elevata Infatti più stazioni potrebbero aver atteso la disponibilità del mezzo e decidere quindi di trasmettere contemporaneamente, con inevitabili collisioni che, come visto, non sarebbero rilevabili Poichè trasmettere non appena il canale risulta libero per poi eventualmente rilevare le collisioni (Collision Detection) non è una buona soluzione nel caso wireless, il CSMA/CA cerca di evitarle (Collision Avoidance), o almeno di ridurne la probabilità Per far ciò, Il CSMA/CA utilizza una procedura di backoff casuale per risolvere la contesa del mezzo tra più stazioni in attesa di trasmettere

16 S. Olivieri 16 Funzionamento del CSMA/CA (I) Il tempo di trasmissione è suddiviso in slot temporali Il time slot vale 50 µs per 802.11 Frequency Hopping 20 µs per 802.11 Direct Sequence Una stazione può cominciare a trasmettere solo allinizio di uno slot Ciascuna stazione che abbia un nuovo frame da inviare, ascolta il canale (carrier sense) prima di trasmettere Il carrier sense è eseguito con un meccanismo fisico ed uno virtuale Se il canale è libero per un certo intervallo di tempo fisso (intervallo DIFS), il frame viene trasmesso

17 S. Olivieri 17 Funzionamento del CSMA/CA (II) Se il canale è occupato da un pacchetto in aria destinato ad unaltra stazione, il frame potrà essere trasmesso dopo un intervallo di tempo totale (a partire dallistante in cui il mezzo viene rilevato come occupato) pari alla somma Del tempo necessario per terminare la trasmissione del frame che occupa correntemente il mezzo Di un intervallo di tempo fisso in cui il mezzo deve essere libero, pari a DIFS Del tempo necessario per risolvere la contesa del mezzo tramite la procedura di backoff

18 S. Olivieri 18 Funzionamento del CSMA/CA (II) Se il canale è occupato da un pacchetto in aria destinato ad unaltra stazione, il frame potrà essere trasmesso dopo un intervallo di tempo totale (a partire dallistante in cui il mezzo viene rilevato come occupato) pari alla somma Del tempo necessario per terminare la trasmissione del frame che occupa correntemente il mezzo Di un intervallo di tempo fisso in cui il mezzo deve essere libero, pari a DIFS, se il frame che occupava il mezzo è stato ricevuto correttamente EIFS, se il frame che occupava il mezzo non è stato ricevuto correttamente Del tempo necessario per risolvere la contesa del mezzo tramite la procedura di backoff

19 S. Olivieri 19 Gli intervalli temporali interframe (IFS) Short Interframe Space (SIFS) È il periodo che intercorre tra trasmissioni successive di un singolo dialogo (ad es. pacchetto dati ed ACK) È lIFS più breve, dando così priorità al completamento dello scambio di frame in corso Le altre stazioni, che devono aspettare che il mezzo sia libero per un intervallo di tempo più lungo, sono impossibilitate ad accedere al mezzo Il suo valore (28 µs) è calcolato in modo da consentire alla stazione trasmittente di commutare in modalità di ricezione PCF Interframe Space (PIFS) È il tempo di attesa (maggiore del SIFS) usato solo dalle stazioni che operano in regime PCF per guadagnare laccesso al mezzo prima di ogni altra stazione Il suo valore è dato dal SIFS più uno slot temporale DCF Interframe Space (DIFS) È il tempo minimo di attesa per una stazione che vuole iniziare una nuova trasmissione Il suo valore è dato dal PIFS più uno slot temporale

20 S. Olivieri 20 Gli spazi interframe (IFS) Extended Interframe Space (EIFS) È usato quando il PHY segnala al MAC di non essere riuscito a ricevere correttamente un intero frame La durata dellEIFS è tale da garantire che la stazione non collida con un futuro frame appartenente al dialogo corrente

21 S. Olivieri 21 Esempio di funzionamento del CSMA/CA

22 S. Olivieri 22 La procedura di backoff È il meccanismo usato per risolvere la contesa tra stazioni che vogliono accedere al mezzo Minimizza le collisioni durante la contesa tra più stazioni che hanno ritardato la trasmissione in corrispondenza dello stesso evento È invocata Quando la stazione rileva il canale come occupato prima della trasmissione del primo frame Dopo ciascuna ritrasmissione Dopo una trasmissione avvenuta con successo Pacchetti trasmessi successivamente dalla stessa stazione sono sempre separati di almeno un tempo di backoff Non è invece invocata quando una stazione decide di trasmettere il primo frame ed il mezzo è risultato libero per un intervallo di tempo pari a DIFS

23 S. Olivieri 23 Come funziona la procedura di backoff Come tempo di backoff, ciascuna stazione sceglie un numero casuale di slot, per un tempo totale compreso nella finestra di contesa [0, CW] (Contention Window) CW è un valore compreso tra CW min e CW max CW è resettato a CW min in caso di trasmissione avvenuta con successo CW viene raddoppiato ad ogni trasmissione avvenuta senza successo (backoff esponenziale) per adattare il backoff alle condizioni di carico della rete

24 S. Olivieri 24 Come funziona la procedura di backoff In ciascuno slot temporale del tempo di backoff, la stazione controlla lo stato del canale facendo uso del meccanismo di carrier sense fisico Se il mezzo è rilevato occupato la procedura di backoff viene sospesa Il mezzo deve essere successivamente rilevato libero per un tempo pari a DIFS prima di poter riavviare la procedura di backoff Se non è rilevata alcuna attività nel mezzo per lintera durata del tempo di backoff, può avvenire la trasmissione del frame La stazione con il tempo di contesa più breve vince e trasmette il proprio frame Gli altri nodi aspettano la successiva contesa

25 S. Olivieri 25 Come funziona la procedura di backoff

26 S. Olivieri 26 Proprietà del CSMA/CA a slot Aumenta il tempo di contesa Le collisioni diminuiscono in modo significativo perchè si riduce lintervallo di vulnerabilità Si può mostrare che il throughput risulta superiore rispetto al caso non a slot

27 S. Olivieri 27 Esempio: Aloha puro ed Aloha a slot NellAloha puro la finestra di vulnerabilità è pari a 2T (T tempo di frame) Il throughput vale S=Ge -2G (G numero medio di frame trasmessi per tempo di frame) Il picco di throughput si ha per G=1/2 e vale S=1/2e NellAloha a slot la finestra di vulnerabilità si riduce a T Il throughput ora vale S=Ge -G Il picco di throughput vale S=1/e (per G=1) È doppio rispetto allAloha puro

28 S. Olivieri 28 Il meccanismo di Carrier Sense Lo stato del mezzo è determinato usando una funzione fisica ed una virtuale Il mezzo è considerato occupato quando una delle due funzioni di carrierr sense rileva la presenza di altri segnali su di esso Il servizio di carrier sense fisico deve essere fornito dallo strato fisico Ogni costruttore implementa la sua tecnica specifica Il carrier sense virtuale è fornito dallo strato MAC

29 S. Olivieri 29 Limiti del carrier sense fisico Con il carrier sense fisico il trasmettitore cerca di stimare lo stato del canale utilizzando solo linformazione locale In un canale wireless non è possibile rilevare trasmissioni in corso da parte di stazioni oltre il raggio dazione

30 S. Olivieri 30 Problema del nodo nascosto In base al meccanismo di carrier sensing fisico, stazioni non in visibilità si ignorano e possono trasmettere ad una stessa stazione collocata in posizione intermedia Rispetto a tale stazione le stazioni remote hanno livelli di potenza comparabili e quindi collidono, impedendo alla stazione di ricevere correttamente il segnale

31 S. Olivieri 31 Il carrier sense virtuale Si basa sulla distribuzione a tutte le stazioni dellinformazione di mezzo occupato Prima di inviare un frame dati, la stazione trasmittente manda un frame Request To Send (RTS) ed aspetta un Clear To Send (CTS) dalla stazione ricevente La ricezione da parte del trasmettitore del CTS indica che il ricevitore è in grado di ricevere lRTS, e quindi anche un frame dati Le stazioni nel raggio di copertura del trasmettitore ascoltano lRTS e quindi capiscono che cè una trasmissione in corso Le stazioni nel raggio di copertura del ricevitore (ma non in quello del trasmettitore), che potenzialmente potrebbero creare collisioni al ricevitore, ascoltano il CTS (anche se non lRTS) e quindi capiscono che cè una trasmissione in corso I pacchetti RTS/CTS contengono un campo durata che definisce il periodo di tempo in cui il mezzo è riservato per la trasmissione del frame dati e del relativo ACK

32 S. Olivieri 32 Il carrier sense virtuale Ciascuna stazione che abbia ricevuto un RTS e/o un CTS usa il Network Allocation Vector (NAV) come indicatore del carrier sense virtuale Tiene traccia del traffico futuro nel mezzo sulla base dellinformazione di durata fornita dal frame RTS (o dal frame CTS, per le stazioni che ricevono solo questo frame)

33 S. Olivieri 33 Il carrier sense virtuale

34 S. Olivieri 34 Proprietà del carrier sense virtuale Diminuisce loverhead di una collisione nel mezzo Se due nodi tentano di trasmettere nello stesso slot della finestra di contesa In uno scenario normale le stazioni perdono lintero frame Con il carrier sense virtuale, i loro RTS collidono e non ricevono alcun CTS, quindi si ha solo la perdita di un RTS Lincremento di overhead dovuto allo scambio dei pacchetti RTS/CTS non è giustificato per pacchetti di dati piccoli o in condizioni di rete scarica È posibile settare una soglia (RTS Threshold) che stabilisce la dimensione minima del frame al di sotto della quale il meccanismo RTS/CTS non è utilizzato

35 S. Olivieri 35 Supporto alla robustezza La trasmissione di dati su un canale wireless è affetta da errori a causa di rumore, attenuazione da multipath ed interferenze con altre stazioni Il MAC 802.11 ha due funzioni di robustezza in genere non presenti in altri protocolli di link Positive Acknowledge Packet Fragmentation

36 S. Olivieri 36 Lo schema di Positive Acknowledge Consiste in un meccanismo di controllo di conformità dei dati con eventuale ritrasmissione Viene eseguito direttamente al livello MAC per evitare ritardi significativi che invece si avrebbero delegando agli strati superiori Si basa sul controllo dellintegrità dei dati eseguito con un codice di tipo Cyclic Redundancy Check (CRC del campo FCS) Alla ricezione di un frame, la stazione ricevente risponde con un ACK se il controllo del CRC ha esito positivo La mancata ricezione dellACK indica alla stazione trasmittente che (due casi non distinguibili) Si è verificato un errore sul frame trasmesso LACK non è stato ricevuto correttamente la stazione trasmittente invia lo stesso frame fino alla corretta ricezione dellACK Il frame viene buttato via dopo un numero prefissato di tentativi

37 S. Olivieri 37 Frammentazione dei pacchetti La ritrasmissione al livello MAC è uno strumento per far fronte al problema dellelevato tasso derrore del mezzo radio Se il frame da trasmettere è lungo (la dimensione massima di un frame Ethernet è di 1518 bytes) e contiene un solo errore, la stazione deve comunque ritrasmettere per intero il frame Se il tasso di errore è molto elevato, la probabilità di avere un errore in un frame lungo può avvicinarsi ad 1 Con la frammentazione, i pacchetti lunghi sono suddivisi in frammenti prima di essere inviati nel mezzo Il meccanismo di trasmissione dei frammenti è un algoritmo di tipo send-and-wait La stazione trasmittente invia un nuovo frammento quando Riceve un ACK per tale frammento Decide che il frammento è stato inviato troppe volte e butta via lintero frame

38 S. Olivieri 38 Proprietà della frammentazione In caso di mezzo molto rumoroso, diminuiscono le ritrasmissioni, perchè la probabilità di avere un frame corrotto aumenta con la dimensione In caso di corruzione, è più veloce perchè errori la stazione deve ritrasmettere solo un frammento Aumenta loverhead perchè bisogna duplicare lheader dei pacchetti per ciascun frammento

39 S. Olivieri 39 La Point Coordination Function Lobiettivo dellaccesso senza contesa della PCF è di supportare applicazioni che richiedono servizi real-time La PCF è implementata in speciali stazioni chiamate Point Coordinators che risiedono nellAP del BSS Fungono da master del polling per determinare quale stazione attualmente ha il diritto di trasmettere

40 S. Olivieri 40 Funzionamento della PCF Garantisce laccesso al mezzo prioritario senza contesa per un periodo di tempo limitato la PCF guadagna il controllo del mezzo con il carrier sense virtuale Il PIFS usato da tutti i frame trasmessi sotto il PCF è di durata inferiore rispetto al DIFS per il traffico DCF Il traffico PCF ha accesso al mezzo prioritario rispetto alle stazioni di eventuali BSS sovrapposte che operano in modalità DCF

41 S. Olivieri 41 Parte 3.2 Tecnologie e protocolli dello strato MAC Struttura dei frame Cenni su HW/SW

42 S. Olivieri 42 Formato del frame 802.11 Strato Physical Layer Convergence Protocol (PLCP) Preambolo Header Strato MAC Header Corpo del frame Frame Control Sequence (CRC a 32 bit) PLCP PreamblePLCP HeaderMAC HeaderFCSFrame body Strato PLCPStrato MAC

43 S. Olivieri 43 Formato del frame PLCP

44 S. Olivieri 44 Il preambolo PLCP È trasmesso ad 1 Mbit/s Dipende dallo strato fisico È costituito dai seguenti campi Il campo Sync È una sequenza di 80 bit (FHSS) o 128 bit (DSSS) la cui funzione è quella di assicurare che il ricevitore possa compiere le necessarie funzioni di sincronizzazione Il campo Start Frame Delimiter (SFD) È un delimitatore di inizio frame costituito da una sequenza di 16 bit, usata per definire la temporizzazione del frame

45 S. Olivieri 45 Lheader PLCP È trasmesso ad 1 Mbit/s Contiene informazioni logiche usate dal PHY per ricevere correttamente il frame Campo Signal Indica il rate di trasmissione Campo Service Riservato per usi futuri Non è presente nei sistemi FHSS Campo Length Rappresenta il numero di byte contenuti nel pacchetto È usato dal PHY per rilevare correttamente la fine del pacchetto Campo CRC È un CRC a 16 bit per il controllo di errori dellheader

46 S. Olivieri 46 Il sottostrato PLCP di 802.11b Esistono due formati per il frame PLCP, uno col preambolo lungo ed uno con il preambolo corto Tutti i sistemi 802.11b devono supportare il preambolo lungo per compatibilità con 802.11 DSSS Lopzione con preambolo corto ha come obiettivo quello di migliorare lefficienza del throughput di una rete durante la trasmissione di dati speciali come la voce, VoIP e streaming

47 S. Olivieri 47 Tipi di frame al livello MAC Frame dati Usati per la trasmissione di dati Frame di controllo Per controllare laccesso al mezzo (RTS, CTS, ACK) Frame di gestione Scambiano informazioni di gestione e sono trasmessi allo stesso modo dei frame dati, ma non sono inviati agli strati superiori

48 S. Olivieri 48 Formato del frame MAC Lheader MAC Il corpo del frame È di lunghezza variabile È presente solo in certi tipi di frame Contiene informazioni relative al tipo di frame specifico Il Frame Control Sequence (FCS) È il CRC a 32 bit per il Positive ACK

49 S. Olivieri 49 Header MAC – Il campo Frame Control Protocol Version Type Subtype To DS From DS More Fragments Retry Power management More data Wired Equivalent Privacy (WEP) Order

50 S. Olivieri 50 Il campo Frame Control (I) Protocol Version (2 bit) Vale 0 in modo invariante Il suo valore sarà incrementato solo in eventuali nuove revisioni con incompatibilità fondamentali con la versione corrente Una unità che riceve un frame relativo ad una versione successiva a quella supportata scarterà tale frame senza alcuna segnalazione alla stazione trasmittente Type (2 bit) e Subtype (4 bit) Insieme identificano la funzione del frame (controllo, dati, gestione) To DS (1 bit) Vale 1 quando il frame è indirizzato allAP per essere girato al Distribution System È incluso il caso in cui la stazione di destinazione è nello stesso BSS e lAP deve semplicemente ritrasmettere il frame From DS (1 bit) Vale 1 per i frame dati che vanno fuori il DS

51 S. Olivieri 51 Esempi di tipi e sottotipi Type Value b3 b2 Type DescriptionSubtype Value b7 b6 b5 b4 Subtype Description 00Management0100Probe request 00Management1000Beacon 00Management1011Authentication 00Management1100Deauthentication 01Control1011RTS 01Control1100CTS 10Data0000Data

52 S. Olivieri 52 Il campo Frame Control (II) More fragments (1 bit) Vale 1 quando ci sono altri frammenti appartenenti allo stesso frame che seguono il frammento corrente Retry (1 bit) Indica che il frame corrente (dati o gestione) è la ritrasmissione di un frame trasmesso precedentemente È usato dalla stazione ricevente per riconoscere duplicazioni di frame trasmessi che possono capitare quando si perde un ACK Power Management (1 bit) Indica la modalità di Power Management in cui si trova la stazione Vale 1 per le stazioni in Power Save Vale 0 per le stazioni in Active Mode Vale sempre 0 per i frame trasmessi da un AP

53 S. Olivieri 53 Power Management Esistono due modalità di funzionamento Active Mode (AM) La stazione può ricevere frame in qualsiasi istante Power Save (PS) La stazione ascolta determinati beacon ed invia dei frame di polling allAP se il beacon più recente indica che ci sono dei frame bufferizzati nellAP per quella stazione LAP trasmette alla stazione i frame bufferizzati in risposta ai frame di polling

54 S. Olivieri 54 Il campo Frame Control (III) More Data (1 bit) È usato per indicare ad una stazione in modalità power save che ci sono dei frame per la stazione bufferizzati nellAP WEP (1 bit) Vale 1 se linformazione contenuta nel Frame Body è stata criptata Order (1 bit) Indica che il frame corrente sta per essere inviato usando il servizio Strictly-Ordered, cioè lordine dei frame trasmessi è sempre mantenuto

55 S. Olivieri 55 Header MAC – Campo Duration/ID Ha due significati diversi in funzione del tipo di frame Frame di polling in modalità Power-Save Rappresenta lidentificativo della stazione che trasmette tale frame Tutti gli altri frame Dipende dal tipo di frame Esprime un tempo di durata

56 S. Olivieri 56 Header MAC – Campi indirizzo Un frame può contenere fino a 4 indirizzi a secondo del valore dei bit dei campi ToDS e FromDS Address-1 è sempre lindirizzo della stazione ricevente Se ToDS vale 1, questo è lindirizzo dellAP, altrimenti è lindirizzo della stazione destinazione Address-2 è sempre lindirizzo della stazione trasmittente Se FromDS vale 1, è lindirizzo dellAP, altrimenti è lindirizzo della stazione Address-3 è utilizzato per assegnare un indirizzo mancante Nei frame in cui FromDS vale 1, è lindirizzo di sorgente Nei frame in cui ToDS vale 1, è lindirizzo di destinazione Address-4 Usato nei casi in cui si è in presenza di un Wireless Distribution System, ed il frame è trasmesso da un AP ad un altro In questi casi, ToDS e FromDS valgono entrambi 1, quindi mancano sia lindirizzo di sorgente che lindirizzo di destinazione originali

57 S. Olivieri 57 Uso degli indirizzi To DSFromDSAddress-1 (Recipient) Address-2 (Transmitter) Address-3Address-4 00DASABSSIDN/A 01DABSSIDSAN/A 10BSSIDSADAN/A 11RATADASA

58 S. Olivieri 58 Header MAC – Campo Sequence Control È usato per rappresentare lordine di frammenti appartenenti allo stesso frame e per identificare eventuali duplicazioni di pacchetti È composto da due campi Il Sequence Number definisce il frame Il Fragment Number definisce il numero del frammento nel frame

59 S. Olivieri 59 Struttura dei frame di controllo Esempio: trasmissione di un frame dati in seguito alla prenotazione del canale mediante RTS/CTS Le stazioni si scambiano i frame di controllo RTS, CTS, ACK che hanno il campo Control Frame dellheader MAC con caratteristiche comuni Campo Control Frame

60 S. Olivieri 60 Il frame RTS RA è lindirizzo della stazione destinataria del frame dati TA è lindirizzo della stazione che trasmette il frame RTS Il campo durata è la somma dei tempi corrispondenti a La trasmissione di un frame CTS La trasmissione del frame dati La trasmissione di un frame ACK Tre intervalli SIFS

61 S. Olivieri 61 Il frame CTS RA (stazione destinataria) è copiato dal campo TA del frame RTS immediatamente precedente a cui il frame CTS sta rispondendo Il valore del campo Durata è ottenuto da quello del frame RTS meno il tempo in microsecondi necessario per trasmettere il frame CTS Il corrispondente intervallo SIFS

62 S. Olivieri 62 Il frame ACK RA (stazione destinataria) è copiato dal campo Address- 2 del frame dati (indirizzo stazione trasmittente) il campo Durata vale Zero, se il bit More Fragment nel campo Frame Control del frame precedente valeva zero Il valore del campo Durata del frame precedente meno il tempo in microsecondi necessario per trasmettere il frame ACK ed il relativo intervallo SIFS

63 S. Olivieri 63 Parte 3.3 Tecnologie e protocolli dello strato MAC Struttura dei frame Cenni su HW/SW

64 S. Olivieri 64 Componenti HW/SW di IEEE 802.11 Lunita radio Linterfaccia con lhost Il driver

65 S. Olivieri 65 Lunità radio È composta da due parti principali Il modem radio (layer fisico) Il controllore per il MAC La maggior parte delle unità radio sono schede da inserire nel PC, che interagiscono direttamente con lo stack di networking (senza ad es. dover usare il protocollo PPP) La scheda dellunità radio include anche della memoria Consente al controllore MAC di memorizzare pacchetti in arrivo ed in uscita (funzione di buffering per compensare le latenze del PC e dellinterfaccia) Memorizza altri dati di configurazione o statistiche

66 S. Olivieri 66 Il modem radio Genera la forma donda in banda passante per la trasmissione dei dati al ricevitore Riceve le trasmissioni di altre unità È costituito da Componenti analogici per la parte IF/RF Antenna Amplificatori Sintetizzatori di frequenza Filtri Una parte digitale (ASIC) per lelaborazione in banda base

67 S. Olivieri 67 Il controllore MAC È responsabile dellesecuzione dello strato MAC Ciascun costruttore sceglie come partizionare le funzioni MAC secondo il compromesso costo/prestazioni scelto In genere le parti più critiche nei tempi di esecuzione (carrier sense e acknowledgment) sono implementate nellASIC del modem, il nucleo del MAC in un microcontrollore e solo alcune funzioni di gestione nel driver del PC

68 S. Olivieri 68 Linterfaccia con lhost La scheda si interfaccia con il PC attraverso uno dei suoi bus (ISA, PCI, PCMCIA,…) Porte di comunicazione (seriale, parallela, USB o Ethernet) Tale interfaccia consente al driver di comunicare con il controllore MAC e direttamente con la memoria Il driver scrive i pacchetti in una specifica locazione di memoria Il controllore li legge e poi li spedisce Le caratteristiche principali dellinterfaccia di cui tener conto in fase di progettazione sono La velocità (I/O, memoria condivisa o DMA) La capacità di gestire richieste in parallelo La flessibilità e le funzionalità dellinterfaccia sono a cura di chi scrive il driver

69 S. Olivieri 69 Il driver Il sistema operativo ha bisogno di un driver per interfacciare lhardware con lo stack di networking (ad es. TCP/IP) La funzione principale del driver è di gestire lhardware e di rispondere agli interrupt di servizio In molte WLAN il driver implementa anche alcune parti del protocollo MAC La caratteristica principale di un driver sono i bachi ;-)

70 S. Olivieri 70 Riferimenti bibliografici Copia dei lucidi presentati Per approfondimenti: Networking A.S. Tanenbaum, Reti di computer, Prentice Hall International IEEE 802.11 J. Tourrilhes, A bit more about the technologies involved…, http://www.hpl.hp.com/personal/Jean_Tourrilhes/Linux/ Specifiche dello standard 802.11(a/b) della IEEE Computer Society Mio indirizzo e-mail: stefoliv@tiscali.it

71 S. Olivieri 71 Sincronizzazione Tutte le stazioni di un BSS devono essere sincronizzate ad un clock comune La sincronizzazione si basa sullo scambio di opportuni frame di gestione LAP invia periodicamente dei frame chiamati beacon contenenti il valore del timer Per poter acquisire la sincronizzazione, una stazione può operare in due modalità Passive Scanning: la stazione si mette in ascolto dei beacon inviati dallAP Active Scanning: la stazione invia dei frame chiamati probe (probe request), ai quali lAP risponde con una probe response per confermare lavvenuta sincronizzazione

72 S. Olivieri 72 Demo 802.11/Bluetooth/UMTS 802.11 BT UTRAN Pocket PCs Nec e606 Node B