Rama latarni

802.11 Ramka ostrzegawcza

Ramka nawigacyjna jest jedną z ramek zarządzających w sieciach WLAN opartych na standardzie IEEE 802.11 . Zawiera wszystkie informacje o sieci. Ramki nawigacyjne są transmitowane okresowo, służą do ogłaszania obecności bezprzewodowej sieci LAN oraz do synchronizacji członków zestawu usług. Ramki nawigacyjne są przesyłane przez punkt dostępowy (AP) w podstawowym zestawie usług infrastrukturalnych (BSS). W sieci IBSS generowanie beaconów jest rozdzielane na stacje. W przypadku pasma 2,4 GHz, gdy na nienakładających się kanałach znajduje się więcej niż 15 identyfikatorów SSID (lub łącznie ponad 45), ramki nawigacyjne zaczynają zużywać znaczną ilość czasu antenowego i obniżać wydajność, nawet gdy większość sieci jest bezczynna.

składniki

Ramki nawigacyjne składają się z nagłówka MAC 802.11 , treści i FCS . Niektóre pola w treści są wymienione poniżej.

Znacznik czasu: Po odebraniu ramki nawigacyjnej wszystkie stacje przestawiają swoje zegary lokalne na ten czas. Pomaga to w synchronizacji.
Interwał sygnału nawigacyjnego: Jest to odstęp czasu między transmisjami sygnału nawigacyjnego. Czas, w którym węzeł (AP, stacja w trybie ad hoc lub P2P GO) musi wysłać sygnał nawigacyjny, jest znany jako docelowy czas transmisji sygnału nawigacyjnego (TBTT). Interwał sygnału nawigacyjnego wyrażony w jednostce czasu (TU) . Jest to parametr konfigurowalny w punkcie dostępowym i zwykle konfigurowany jako 100 TU.
Informacje o możliwościach: Pole informacji o możliwościach obejmuje 16 bitów i zawiera informacje o możliwościach urządzenia/sieci. W tym polu sygnalizowany jest typ sieci np. ad hoc lub Infrastructure. Oprócz tej informacji zapowiada obsługę odpytywania, a także szyfrowania .

Infrastrukturalne punkty dostępu do sieci wysyłają sygnały nawigacyjne w określonych odstępach czasu, często domyślnie ustawionych na 100 TU, co odpowiada 102,4 ms. W przypadku sieci ad hoc, w której nie ma punktów dostępowych, za wysłanie beacona odpowiada stacja równorzędna. Po tym, jak stacja ad hoc odbierze ramkę sygnału nawigacyjnego od partnera, czeka losową ilość czasu. Po upływie tego losowego limitu czasu wyśle ramkę nawigacyjną, chyba że inna stacja już ją wysłała. W ten sposób odpowiedzialność za wysyłanie ramek nawigacyjnych jest przekazywana rotacyjnie pomiędzy wszystkich równorzędnych użytkowników w sieci ad hoc, przy jednoczesnym zapewnieniu, że sygnały nawigacyjne będą zawsze wysyłane.

Większość punktów dostępowych umożliwia zmianę interwału nawigacyjnego. Zwiększenie odstępu między sygnałami nawigacyjnymi spowoduje, że będą one wysyłane rzadziej. Zmniejsza to obciążenie sieci i zwiększa przepustowość dla klientów w sieci; ma to jednak niepożądany skutek w postaci opóźniania procesów kojarzenia i roamingu, ponieważ stacje wyszukujące punkty dostępowe mogą potencjalnie przegapić sygnał nawigacyjny podczas skanowania innych kanałów. Alternatywnie, zmniejszenie interwału sygnału nawigacyjnego powoduje częstsze wysyłanie sygnału nawigacyjnego. Zwiększa to obciążenie sieci i zmniejsza przepustowość dla użytkowników, ale skutkuje szybszym kojarzeniem i procesem roamingu. Dodatkową wadą zmniejszania odstępu między sygnałami nawigacyjnymi jest to, że stacje w trybie oszczędzania energii zużywają więcej energii, ponieważ muszą częściej budzić się, aby odbierać sygnały nawigacyjne.

Inspekcja bezczynnej sieci za pomocą narzędzi do monitorowania pakietów, takich jak tcpdump lub Wireshark , wykazałaby, że większość ruchu w sieci składa się z ramek nawigacyjnych z kilkoma pakietami innymi niż 802-11 , takimi jak pakiety DHCP . Gdyby użytkownicy dołączyli do sieci, zaczęłyby pojawiać się odpowiedzi na każdy beacon, wraz z regularnym ruchem generowanym przez użytkowników.

Stacje muszą planować transmisję sygnału nawigacyjnego w nominalnym odstępie czasu nawigacyjnego. Transmisja może jednak ulec pewnym opóźnieniom ze względu na dostęp do kanału. Podobnie jak inne ramki, sygnały nawigacyjne muszą być zgodne z CSMA/CA . Oznacza to, że jeśli kanał jest zajęty (np. inna stacja aktualnie wysyła ramkę), kiedy sygnał nawigacyjny musi zostać wysłany, musi on czekać. Oznacza to, że rzeczywisty odstęp między sygnałami nawigacyjnymi może różnić się od nominalnego odstępu między sygnałami nawigacyjnymi. Jednak stacje są w stanie zrekompensować tę różnicę, sprawdzając znacznik czasu w ramce sygnału nawigacyjnego, gdy jest ona ostatecznie wysyłana.

Funkcjonować

Chociaż ramki nawigacyjne powodują pewne nietrywialne narzuty dla sieci, są one niezbędne do prawidłowego działania sieci. Radiowe karty sieciowe zazwyczaj skanują wszystkie kanały RF w poszukiwaniu sygnałów nawigacyjnych informujących o obecności pobliskiego punktu dostępowego. Kiedy radioodbiornik odbiera ramkę nawigacyjną, otrzymuje informacje o możliwościach i konfiguracji tej sieci, a następnie może dostarczyć listę dostępnych kwalifikujących się sieci, posortowaną według siły sygnału. Dzięki temu urządzenie może wybrać połączenie z optymalną siecią.

Nawet po powiązaniu z siecią karta sieciowa radia będzie nadal wyszukiwać sygnały nawigacyjne. Ma to kilka zalet. Po pierwsze, kontynuując skanowanie w poszukiwaniu innych sieci, stacja ma opcje alternatywnych sieci, jeśli sygnał bieżącego punktu dostępowego stanie się zbyt słaby, aby kontynuować komunikację. Po drugie, ponieważ wciąż otrzymuje ramki nawigacyjne z aktualnie powiązanego punktu dostępowego, urządzenie może wykorzystywać znaczniki czasu w tych sygnalizatorach do aktualizacji swojego wewnętrznego zegara. Sygnały nawigacyjne z aktualnie powiązanego punktu dostępowego informują również stacje o zbliżających się zmianach konfiguracji, takich jak zmiany szybkości transmisji danych.

Wreszcie, beacony umożliwiają urządzeniom posiadanie trybów oszczędzania energii. Punkty dostępowe będą przetrzymywać pakiety przeznaczone dla stacji, które aktualnie są w stanie uśpienia. Na mapie wskazania ruchu ramki nawigacyjnej punkt dostępowy może poinformować stacje, że mają ramki oczekujące na dostarczenie.