Wireless Local Area Networks and the 802.11 Standard

genta

今日のお話無線 LAN 物理層で何をやっているか？ MAC 層って何か？ など

WLAN Architecture

IEEE 802.11 supports three basic topologies The Independent Basic Service Set (IBSS)

Ad hoc The Basic Service Set (BSS)

Infrastructure (Figure 2) The Extended Service Set (ESS)

Infrastructure (Figure 2)

IEEE 802.11 Physical Layer

物理層では通信のベースとなる周波数帯や変調方式として三方式を規定赤外線方式（ IR ）周波数ホッピング ペクトラム拡散方式（ｽ FH or F

HSS)直接拡散 (DS)

上記の下二方式はすべて 2.4GHz 帯 1Mbps と 2Mbps をサポート

赤外線拡散方式 赤外線を拡散させることで指向性の弱点を克

服 複数の AP と通信可能

到達距離： 25~35 feet 通信速度： 1~2 Mbps

周波数ホッピング方式 (FHSS)

802.11 が使用 2.4GHz 無線周波数帯を使用 ある一定の周期で周波数を変更して送信 受信側も周波数を同様に変更 特定周波数でのノイズに強い 到達距離： 620 mile 通信速度： 1.2~2Mbps

直接拡散方式 (DSSS)

802.11b ではこれを採用 デジタル信号を広い帯域に分散して同時に送

信                          

                                          

Sub-layers in the PHY layer

The PHY layer is divided into two sub-layers PMD (Physical Medium Dependent)

encoding PLCP(Physical Layer Convergence Protocol)

上位層とのインタフェースCarrier sense and CCA (Clear Channel Assessment)

MAC Layer 1/2

MAC Layer provides these services Authentication De-authentication Association

Establish wireless links Disassociation

Cancel wireless links Re-association

AP-to-AP coordination

Mac Layer 2/2MAC Layer provides these services Privacy Data transfer

Provide frame exchange between MAC layersUse Collision Sense Multiple Access with Collision

Avoidance (CSMA/CA) as the media access scheme Distribution Integration

Provide logical integration between existing wired LANs and 802.11 LANs

Power management

アクセス制御方式 CSMA/CD(Collision Detection: 衝突検知 )

1. フレームの衝突を検出2. 送信を一時中断3. 乱数で待ち時間を決める4. 街時間分だけ待った後再送信

アクセス制御方式 CSMA/CA(Collision Avoidance: 衝突防止 )

DCF (Distributed Coordination Function) モード無線 LAN では送信中のフレーム衝突検出が困難各端末は通信路が一定時間（ DIFS ）以上継続して

空いていることを確認してからデータを送信データを受信したら ACK を返す

PCF (Optimal Point Coordination Function) モード基地局制御

図 10.4 ランダムパルス送出 CSMA/CA

(a) 伝送の成功例

(b) フレーム伝送中止の例

ステーションｉがランダムに送信したパルス（４個）

実際のフレーム

stn i t

衝突ウィンドウ（８パルス分）

ステーションｉが送信していないパルスの検出

伝送の中止

stn i t

衝突ウィンドウ（８パルス分）

隠れ端末問題同時に送信を開始してしまった場合

( 例えば、他の端末が送信している電波を受信できない他の端末が送信している場合もある )

同時に複数の受信電波を受けた受信端末は、ただ ACK を送らない

ACK を受け取らなかった端末は、ランダムな時間だけ待機して再送信を開始

ある端末の電波が届かない　別の端末があると　コリジョンが多発する

RTS/CTS 制御 仕組み 1. 端末 A は、送信予約のパケットを送信

「 RTS フレーム」 src, dst, 処理にかかる時間2. 受信した端末 ( 主にアクセス・ポイント ) は、端末

A から受信するという宣言のパケットを送信「 CTS フレーム」

3. その他の端末は、 CTS フレームに指定された時間だけ送信を待機する

4. 端末 A は、 CTS フレームを受信後に ( 送信権を獲得してから ) 、データ部の送信を開始する

802.11 Security

Security の必要性SSID(Network ID) があれば誰でもつなげる

Authentication Encryption

Wireless Equivalent Privacy (WEP)

Encrypting the traffic and authenticating nodes via the WEP protocolEncryption: hardware based symmetric encryptionAuthentication: shared key authentication(Figure.8)Etc: Access Control List

Roaming Approach, Association and Mobility

Access Point の切り替え手順1. Station は re-association request を新しい AP に送信2. Re-association response

成功→ Station は新 AP と通信を始める 失敗→ Station は別の AP を探す

3. 新 AP が Re-association request を受け入れたら、旧AP にそれを告知

Power Management

電力消費問題は重要よ！ MAC 層ではこれもサポート

Continuous Aware ModePower Save Polling Modes