Централизованный режим доступа PCF

В том случае, когда в сети имеется станция, выполняющая функции точки доступа, может применяться также централизованный режим доступа PCF, обеспечивающий приоритетное обслуживание трафика. В этом случае говорят, что точка доступа играет роль арбитра среды.

Режим доступа PCF в сетях 802.11 сосуществует с режимом DCF. Оба режима координируются с помощью трех типов межкадровых интервалов (рисунок 2.5).

Рисунок 2.5 - Сосуществование режимов PCF и DCF

После освобождения среды каждая станция отсчитывает время простоя среды, сравнивая его с тремя значениями:

- короткий межкадровый интервал (Short IFS, SIFS);

- межкадровый интервал режима PCF (PIFS);

- межкадровый интервал режима DCF (DIFS).

Захват среды с помощью распределенной процедуры DCF возможен только в том случае, когда среда свободна в течение времени, равного или большего, чем DIFS. То есть в качестве IFS в режиме DCF нужно использовать интервал DIFS — самый длительный период из трех возможных, что дает этому режиму самый низкий приоритет.

Межкадровый интервал SIFS имеет наименьшее значение, он служит для первоочередного захвата среды ответными CTS-кадрами или квитанциями, которые продолжают или завершают уже начавшуюся передачу кадра.

Значение межкадрового интервала PIFS больше, чем SIFS, но меньше, чем DIFS. Промежутком времени между завершением PIFS и DIFS пользуется арбитр среды. В этом промежутке он может передать специальный кадр, который говорит всем станциям, что начинается контролируемый период. Получив этот кадр, станции, которые хотели бы воспользоваться алгоритмом DCF для захвата среды, уже не могут этого сделать, они должны дожидаться окончания контролируемого периода. Длительность этого периода объявляется в специальном кадре, но этот период может закончиться и раньше, если у станций нет чувствительного к задержкам трафика. В этом случае арбитр передает служебный кадр, после которого по истечении интервала DIFS начинает работать режим DCF.

На управляемом интервале реализуется централизованный метод доступа PCF. Арбитр выполняет процедуру опроса, чтобы по очереди предоставить каждой такой станции право на использование среды, направляя ей специальный кадр. Станция, получив такой кадр, может ответить другим кадром, который подтверждает прием специального кадра и одновременно передает данные (либо по адресу арбитра для транзитной передачи, либо непосредственно станции).

Для того чтобы какая-то доля среды всегда доставалась асинхронному трафику, длительность контролируемого периода ограничена. После его окончания арбитр передает соответствующий кадр и начинается неконтролируемый период.

Каждая станция может работать в режиме PCF, для этого она должна подписаться на эту услугу при присоединении к сети.

Кадр MAC

На рисунке 2.6, а изображен формат кадра 802.11. Приведенная общая структура используется для всех информационных и управляющих кадров, хотя не все поля используются во всех случаях. Перечислим поля общего кадра:

- Управление кадром. Указывается тип кадра и предоставляется управляющая информация (объясняется ниже).

- Идентификатор длительности/соединения. Если используется поле длительности, указывается время (в микросекундах), на которое требуется выделить канал для успешной передачи кадра MAC. В некоторых кадрах управления в этом поле указывается идентификатор ассоциации, или соединения.

- Адреса. Число и значение полей адреса зависит от контекста. Возможны следующие типы адреса: источника, назначения, передающей станции, принимающей станции.

- Управление очередностью. Содержит 4-битовое подполе номера фрагмента, используемое для фрагментации и повторной сборки, и 12-битовый порядковый номер, используемый для нумерации кадров, передаваемых между данными приемником и передатчиком.

FC — управление кадром

D/I — идентификатор длительности/соединения

SC — управление очередностью

а) Кадр MAC

DS — система распределения MD — больше данных

MF — больше фрагментов W—бит защиты проводного эквивалента

RT — повтор 0 — порядок

РМ — управление мощностью

б) Поле управления кадром

Рисунок 2.6 - Формат кадра MAC IEEE 802.11

- Тело кадра. Содержит модуль MSDU или фрагмент MSDU. В данном случае MSDU — это модуль данных протокола LLC или управляющая информация MAC.

- Контрольная последовательность кадра. 32-битовая проверка четности с избыточностью.

Поле управления кадром, показанное на рис. 5.6, б, состоит из следующих полей.

- Версия протокола. Версия 802.11, текущая версия — 0.

- Тип. Определим тип кадра: контроль, управление или данные.

- Подтип. Дальнейшая идентификация функций кадра. Разрешенные сочетания типов и подтипов перечислены в таблице 2.1.

- К DS. Координационная функция MAC присваивает этому биту значение 1, если кадр предназначен распределительной системе.

- От DS. Координационная функция MAC присваивает этому биту значение 0, если кадр исходит от распределительной системы.

- Больше фрагментов. 1, если за данным фрагментом следует еще несколько.

- Повтор. 1, если данный кадр является повторной передачей предыдущего.

- Управление мощностью. 1, если передающая станция находится в режиме ожидания.

- Больше данных. Указывает, что станция передала не все данные. Каждый блок данных может передаваться как один кадр или как группа фрагментов в нескольких кадрах.

Т а б л и ц а 2.1 - Разрешенные комбинации типа и подтипа

Значение типа	Описание типа	Значение подтипа	Описание подтипа
	Управление		Запрос ассоциации
	Управление		Ответ на запрос ассоциации
	Управление		Запрос повторной ассоциации
	Управление		Ответ на запрос повторной ассоциации
	Управление		Пробный запрос
	Управление		Ответ на пробный запрос
	Управление		Сигнальный кадр
	Управление		Объявление наличия трафика
	Управление		Разрыв ассоциации
	Управление		Аутентификация
	Управление		Отмена аутентификации
	Контроль		PS-oпpoc
	Контроль		Запрос передачи
	Контроль		"Готов к передаче"
	Контроль		Подтверждение
	Контроль		Без состязания (СF)-конец
	Контроль		CF-конец + CF-подтверждение
	Данные		Данные
	Данные		Данные + CF-подтверждение
	Данные		Данные + CF-oпpoc
	Данные		Данные + CF-подтверждение + CF-oпpoc.
	Данные		Нулевая функция (без данных)
	Данные		Данные + CF-подтверждение
	Данные		Данные + CF-oпpoc
	Данные		Данные + CF-подтверждение + CF-oпpoc

- WEP. 1, если реализован алгоритм конфиденциальности проводного эквивалента (wired equivalent privacy — WEP). Протокол WEP используется для обмена ключами шифрования при безопасном обмене данными.

- Порядок 1, если используется услуга строгого упорядочения, указывающая адресату, что кадры должны обрабатываться строго по порядку.

Рассмотрим теперь различные типы кадров MAC.

Контрольные кадры

Контрольные кадры способствуют надежной доставке информационных кадров. Существует шесть подтипов контрольных кадров.

- Опрос после выхода из экономичного режима (PS-опрос). Данный кадр передается любой станцией станции, включающей точку доступа. В кадре запрашивается передача кадра, прибывшего, когда станция находилась в режиме энергосбережения, и в данный момент размещенного в буфере точки доступа.

- Запрос передачи (RTS). Данный кадр является первым из четверки, используемой для обеспечения надежной передачи данных. Станция, пославшая это сообщение, предупреждает адресата и остальные станции, способные принять данное сообщение, о своей попытке передать адресату информационный кадр.

- "Готов к передаче" (CTS). Второй кадр четырехкадровой схемы. Передается станцией-адресатом станции-источнику и предоставляет право отправки информационного кадра.

- Подтверждение (АСК). Подтверждение успешного приема предыдущих данных, кадра управления или кадра PS-oпpoc.

- Без состязания(СF)-конец. Объявляет конец периода без состязания; часть стратегии использования распределенного режима доступа.

- CF-конец + CF-подтверждение. Подтверждает кадр CF-конец. Данный кадр завершает период без состязания и освобождает станции от ограничений, связанных с этим периодом.

Информационные кадры

Существует восемь подтипов информационных кадров, собранных в две группы. Первые четыре подтипа определяют кадры, переносящие данные высших уровней от исходной станции к станции-адресату. Перечислим эти кадры.

- Данные. Просто информационный кадр. Может использоваться как в период состязания, так и в период без состязания.

- Данные + CF-подтверждение. Может передаваться только в период без состязания. Помимо данных в этом кадре имеется подтверждение полученной ранее информации.

- Данные + CF-oпpoc. Используется точечным координатором для доставки данных к мобильной станции и для запроса у мобильной станции информационного кадра, который находится в ее буфере.

- Данные + CF-подтверждение + CF-oпpoc. Объединяет в одном кадре функции двух описанных выше кадров.

Остальные четыре подтипа информационных кадров фактически не переносят данных пользователя. Информационный кадр "нулевая функция" не переносит ни данных, ни запросов, ни подтверждений. Он используется только для передачи точке доступа бита управления питанием в поле управления кадром, указывая, что станция перешла в режим работы с пониженным энергопотреблением. Оставшиеся три кадра (CF-подтверждение, CF-oпpoc, CF-подтверждение + CF-oпpoc) имеют те же функции, что и описанные выше подтипы кадров (данные + CF-подтверждение, данные + CF-oпpoc, данные + CF-подтверждение + CF-oпpoc), но не несут пользовательских данных.

Кадры управления

Кадры управления используются для управления связью станций и точек доступа. Возможны следующие подтипы:

- Запрос ассоциации. Посылается станцией к точке доступа с целью запроса ассоциации с данной сетью с базовым набором услуг (Basic Service Set, BSS). Кадр включает информацию о возможностях, например, будет ли использоваться шифрование, или способна ли станция отвечать при опросе.

- Ответ на запрос ассоциации. Возвращается точкой доступа и указывает, что запрос ассоциации принят.

- Запрос повторной ассоциации. Посылается станцией при переходе между BSS, когда требуется установить ассоциацию с точкой доступа в новом BSS. Использование повторной ассоциации, а не просто ассоциации позволяет новой точке доступа договариваться со старой о передаче информационных кадров по новому адресу.

- Ответ на запрос повторной ассоциации. Возвращается точкой доступа и указывает, что запрос повторной ассоциации принят.

- Пробный запрос. Используется станцией для получения информации от другой станции или точки доступа. Кадр используется для локализации BSS стандарта IEEE 802.11.

- Ответ на пробный запрос. Отклик на пробный запрос.

- Сигнальный кадр. Передается периодически, позволяет мобильным станциям локализировать и идентифицировать BSS.

- Объявление наличия трафика. Посылается мобильной станцией с целью уведомления других (которые могут находиться в режиме пониженного энергопотребления), что в буфере данной станции находятся кадры, адресованные другим.

- Разрыв ассоциации. Используется станцией для аннуляции ассоциации.

- Аутентификация. Для аутентификации станций используются множественные кадры.

- Отмена аутентификации. Передается для прекращения безопасного соединения.