Связь с OSI/ISO

1. Application Presentation ISO/OSI 7-слойная модель Session СтандартыIEEE 802 Transport Network Logical Link Control Data Link Medium Access (MAC) Physical Physical (PHY) Связь с OSI/ISO • Модели и стандарты первоначально разрабатывались для проводных сетей DistributionSystem УправлениеLink Layer

2. Medium Access Control в беспроводных сетях Функциональность: • Надежная доставка данных • Управление доступом к каналу • Защита данных Слой MAC в беспроводных сетях • имеет дело со средой передачи, подверженной воздействию многих факторов • шумами различного происхождения в этой среде • использует протокол обмена кадрами Stop-n-Wait (ACK) • сформирован под концептуальным влиянием IEEE 802.3 • имеет дело со специфической проблемой – скрытого терминала(RTS/CTS) И это при одновременной работе всех станций и необходимости реагировать на кадры разных типов

3. Multiple Access w/ Collision Avoidance for Wireless • Множество счетчиков и таймеров • Счетчики повторов и возобновлений • Непрерывный таймер • Основной механизм управления доступом • CSMA/CA • Collision Sensing Multiple Access /Collision Avoidance (carrier detection невозможно для полудуплексного радио) • Binary exponential back-off • MILD AIMD • NAV – Network Allocation Vector (на самом деле таймер) • Временные интервалы: • Short InterFrame Space, Slot Time, Point IFS, Distributed IFS, Extended IFS • DCF Operation / PCF Operation

4. A B C Hidden Terminal Problem Узлы A и C не слышат друг друга Начав передавать узлу B, узлы A и C заглушат друг друга Узлы A и C скрыты друг от друга(hiddenfrom each other)

5. Exposed Terminal Problem D A B C Узел A не слышит C, узел D не слышит B Узел B передает узлу A Узел C мог бы передавать узлу D, но ему это запрещает CSMA Узел Cвыставлен (exposed) узлуB

6. Distributed Coordination Function DIFS • CSMA/CA Multiple Access w/ Collision Avoidance for Wireless • Back-Off Timer RTS DATA Станция 1 SIFS CTS ACK Станция 2 NAV Станция 3 NAV Станция 4

7. Distributed Coordination Function Станция откладывает передачу DIFS SIFS Станция 1 NAV RTS DATA NAV • Механизм Virtual Carrier Sensing (RTS/CTS) ВКЛЮЧЕН для всех станций Станция 2 NAV CTS ACK SIFS SIFS Random backoff = 7 Вновь разыгранный backoff = 10 (CW прежнее) Станция откладывает передачу, но сохраняет текущее значение счетчика backoff (=2) DIFS DIFS Станция 3 NAV RTS Станция 4 NAV Получив RTS, станция устанавливает NAV CTS SIFS Random backoff = 9 "Недосчитанный" backoff (=2) Получив RTS, станция устанавливает NAV SIFS ACK Станция 5 DATA Получив СTS, станция устанавливает NAV ; станция скрыта от станции №1 Станция 6

8. Distributed Coordination Function Разбиение на два фрагмента длинного (> MPDU) пакета данных(кол-во фрагментов определяется длиной пакета) : • Если длина пакета превышает MPDU (2346), пакет фрагментируется. Только начальный фрагмент предваряется обменом RTS/CTS. Фрагмент 0 Фрагмент 1 Станция 1 DIFS SIFS SIFS DIFS NAV RTS DATA DATA NAV CTS ACK ACK SIFS SIFS SIFS Random backoff = 3 Станция 2 Прочие станции Станции откладывают передачу Получив начальный фрагмент данных, cтанции устанавливают NAV для след. фрагмента Получив RTS, cтанции устанавливают NAV для начального фрагмента DIFS DIFS NAV NAV Получив CTS (если не заметили RTS), cтанции устанавливают NAV для начального фрагмента Получив ACK начального фрагмента (если не заметили данных начального фрагмента), cтанции устанавливают NAV для след. фрагмента Возобновляется работа счетчиков backoff Random backoff > 3 Прочие станции (hidden)

9. Четыре типа межкадровых интервалов 1.  Short InterFrame Spacing: позволить приемнику послать CTS в ответ на RTS или ACK на фрагмент кадра данных 2.  PCF InterFrame Spacing. Лишь одна станция может ответить по истечении SIFS. Если она не делает этого, по истечении PIFS базовая станция может выслать сигнал маяка (beacon frame) или опросный(poll frame). Дает базовой станции возможность захватить канал без конкуренции с другими радио. 3.  DCF InterFrame Spacing. Базовая станция молчит, любая может начать передачу. 4.  Extended InterFrame Spacing послать сигнал bad frame.

10. Point Coordination Function • Опрос устраняет столкновения • PC – Point Coordinator • Опросный список Polling List • Часть временных диаграмм как в DCF • PIFS • CFP – Contention Free Period • Поочередно с DCF • Периодический маячок (Periodic Beacon)передает длину CFP • CF-Poll – Contention Free Poll • NAV предохраняет от столкновений пакетов во время CFP • CF-End – сброс NAV

11. PCF • Базовая станция опрашивает остальные станции, есть ли у них кадры для передачи. Периодически высылается beacon (маячковый) сигнал (содержит SSID – service set ID, hopping sequence и dwell time для FHSS, синхроимпульсы для OFDM и т.д. Также запрос желающих «подписаться на polling service». Базовая станция может перевести мобильную в состояние sleep для сохранения энергии. Базовая станция буферизует кадры предназначенные «спящей» станции.

12. Point Coordination Function Super Frame (повторяющийся интервал) Contention Period (CP-DCF) Contention Free Period (CFP-PCF) • Beacon: продолжительность CFP, beacon-а, BSSID • Процент доставленных пакетов • PCF: 100% • DCF: 90%-95% PIFS SIFS PIFS Point координатор Beacon Poll1 D+Poll2 Ack End RTS Data Beacon Null F Beacon Poll1 CTS Ack Beacon Станция 1 SIFS Beacon D+Poll2 Ack NAV Beacon Станция 2 NAV

13. Архитектура 802.11 ESS Проводная LAN AP AP STA STA STA STA BSS BSS Infrastructure Network STA STA Ad Hoc Network Ad Hoc Network BSS BSS STA STA

14. Составляющие инфраструктуры беспроводной сети • Станция • BSS - Basic Service Set • IBSS :Инфраструктурный BSS • ESS - Extended Service Set • Набор инфраструктур нескольких BSS. • Подключение к точкам доступа(AP) • Отслеживание мобильных станций • DS – Distribution System • Одна AP связывается с другой

15. Конфигурирование беспроводной сети • Network Name:уникальное имя, Service Set Identifier (SSID). Буквенно-цифровая строка до 32 символов. • Профили:Профиль создается при настройке. Сканирование сети при включении, если обнаружена сеть, для которой еще нет профиля – временное подключение или создается новый профиль. Компьютер автоматически переключается между профилями при изменении местоположения. • Безопасность : Wired equivalent privacy (WEP) 64- или 128-разрядный общий ключ (симметричное шифрование). Ключ предоставляет администратор сети. • Wi-Fi Protected Access (WPA):предварительный общий ключ WPA-PSK. Далее следует аутентификация по протоколу 802.1x и обмен ключами для усиления шифрования данных. В WPA используется Temporal Key Integrity Protocol (TKIP). • Wi-Fi Protected Access2 (WPA2): на данный момент высший уровень защиты в сетях Wi-Fi. В WPA2 используется 802.1x и после обмена ключами Advanced Encryption Standard (AES).

16. Конфигурирование беспроводной сети • Картографирование сайта Вашей беспроводной сети • Разместить (предварительно) точки доступа (AP) • С помощью портативного компьютера и программы сканирования точек доступа измерить Radio Signal Strength Indication (RSSI) и нанести на план здания/участка • Влияют на работу устройств беспроводной сети • Строительные материалыи детали ландшафта. • Геометрия сайтаможет приводить к интерференции сигналов и препятствовать их распространению. • Источники электромагнитных помех: беспроводные телефоны, микроволновые печи, сварочные аппараты и т.д.. • Дальность распространения : модели распространения– свободное пространство, антенна над поверхностью земли или иной проводящей поверхностью, экспоненциальное затухание (листва, туман)