Рамка маяка

— Кадр маяка это тип кадра управления в сетях WLAN IEEE 802.11 . Он содержит информацию о сети. Кадры маяка передаются периодически; они служат для объявления о наличии беспроводной локальной сети и предоставления сигнала синхронизации для синхронизации связи с устройствами, использующими сеть (членами набора служб ). В инфраструктуры наборе базовых услуг ( BSS ) кадры маяка передаются точкой доступа ( AP ). В ad hoc ( IBSS ) сетях генерация маяков распределяется между станциями . Для спектра 2,4 ГГц при наличии более 15 SSID на непересекающихся каналах (или более 45 в целом) кадры маяков начинают потреблять значительное количество эфирного времени и снижать производительность, даже когда большинство сетей простаивают.

Компоненты

Кадр маяка состоит из 802.11 MAC-заголовка , тела и последовательности проверки кадра ( FCS ). ^[1] Некоторые поля тела перечислены ниже.

Временная метка: После получения кадра маяка все станции переводят свои местные часы на это время. Это помогает с синхронизацией.
Интервал маяка: Это временной интервал между передачами маяков. Время, в которое узел (точка доступа, станция в режиме ad hoc или P2P GO) должен отправить маяк, называется временем передачи целевого маяка (TBTT). Интервал маяка выражается в единицах времени ( TU ) . Это настраиваемый параметр точки доступа, который обычно настраивается как 100 TU. ^[2]
Информация о возможностях: Поле информации о возможностях занимает 16 бит и содержит информацию о возможностях устройства и сети. тип сети, например одноранговая В этом поле указывается сеть или инфраструктурная сеть. Помимо этой информации, он объявляет о поддержке опроса, а также о деталях шифрования .

Точки доступа к инфраструктурной сети отправляют маяки с определенным интервалом, для которого часто устанавливается значение по умолчанию 100 TU, что эквивалентно 102,4 мс. В случае одноранговой сети, в которой нет точек доступа, за отправку маяка отвечает одноранговая станция. После того как специализированная станция получает сигнальный кадр от однорангового узла, она ожидает случайное время. По истечении этого случайного тайм-аута он отправит маяковый кадр, если другая станция еще не отправила его. Таким образом, ответственность за отправку кадров маяков распределяется между всеми узлами в одноранговой сети, обеспечивая при этом отправку маяков всегда.

Большинство точек доступа допускают изменение интервала передачи маяка. Увеличение интервала маяков приведет к тому, что маяки будут отправляться реже. Это снижает нагрузку на сеть и увеличивает пропускную способность клиентов в сети; однако это имеет нежелательный эффект, заключающийся в задержке процессов ассоциации и роуминга, поскольку станции, сканирующие точки доступа, потенциально могут пропустить маяк при сканировании других каналов. Альтернативно, уменьшение интервала маяков приводит к более частой отправке маяков. Это увеличивает нагрузку на сеть и снижает пропускную способность для пользователей, но приводит к ускорению процесса ассоциации и роуминга. Дополнительным недостатком уменьшения интервала передачи маяков является то, что станции в режиме энергосбережения будут потреблять больше энергии, поскольку им приходится чаще просыпаться для приема маяков.

Проверка незадействованной сети с помощью инструментов мониторинга пакетов, таких как tcpdump или Wireshark, покажет, что большая часть трафика в сети состоит из кадров-маяков с несколькими отличными от 802-11 смешанными пакетами, , такими как пакеты DHCP . Если бы пользователи присоединились к сети, начали бы появляться ответы на каждый маяк вместе с обычным трафиком, генерируемым пользователями.

Станции должны планировать передачу маяков с номинальным интервалом передачи маяков. Однако передача может иметь некоторые задержки из-за доступа к каналу. Как и другие кадры, маяки должны следовать алгоритму CSMA/CA . Это означает, что если канал занят (например, другая станция в данный момент передает кадр), когда необходимо отправить маяк, он должен подождать. Это означает, что фактический интервал передачи маяка может отличаться от номинального интервала передачи маяка. ^[3] Однако станции могут компенсировать эту разницу, проверяя временную метку в кадре маяка, когда он наконец отправлен.

Функция

Хотя кадры маяков действительно вызывают некоторые нетривиальные накладные расходы в сети, они жизненно важны для правильной работы сети. Радиосетевые карты обычно сканируют все радиочастотные каналы в поисках маяков, сообщающих о присутствии ближайшей точки доступа. Когда радиостанция получает кадр маяка, она получает информацию о возможностях и конфигурации этой сети, а также может предоставить список доступных подходящих сетей, отсортированный по уровню сигнала. Это позволяет устройству выбрать подключение к оптимальной сети.

Даже после подключения к сети радиосетевая карта продолжит поиск маяков. Это имеет несколько преимуществ. Во-первых, продолжая поиск других сетей, станция имеет возможность выбора альтернативных сетей, если сигнал текущей точки доступа становится слишком слабым для продолжения связи. Во-вторых, поскольку оно все еще получает кадры маяков от связанной в данный момент точки доступа, устройство может использовать метки времени в этих маяках для обновления своих внутренних часов. Маяки от текущей связанной точки доступа также информируют станции о неизбежных изменениях конфигурации, например об изменении скорости передачи данных.

Наконец, маяки позволяют устройствам иметь режимы энергосбережения. Точки доступа будут удерживать пакеты, предназначенные для станций, которые в данный момент находятся в режиме ожидания. В карте индикации трафика маякового кадра точка доступа может информировать станции о том, что у них есть кадры, ожидающие доставки.

Ссылки

^ Стандарт IEEE 802.11-2016, часть 11: Спецификации управления доступом к среде беспроводной локальной сети (MAC) и физического уровня (PHY) . IEEE. 2016. с. 692.
^ Гейер, Джим. «Обнаружены маяки 802.11» . Архивировано из оригинала 5 августа 2018 г. Проверено 18 апреля 2019 г.
^ Молина, Лаудин; Блан, Альберто; Монтавонт, Николя; Симич, Лиляна (2017). «Определение насыщенности каналов в сетях Wi-Fi посредством пассивного мониторинга джиттера маяка IEEE 802.11» . Материалы 15-го Международного симпозиума ACM по управлению мобильностью и беспроводному доступу . МобиВак '17. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США: ACM. стр. 63–70. дои : 10.1145/3132062.3132069 . ISBN 9781450351638 . S2CID 19508621 .

[1] Стандарт IEEE 802.11-2016, часть 11: Спецификации управления доступом к среде беспроводной локальной сети (MAC) и физического уровня (PHY) . IEEE. 2016. с. 692.

[2] Гейер, Джим. «Обнаружены маяки 802.11» . Архивировано из оригинала 5 августа 2018 г. Проверено 18 апреля 2019 г.

[3] Молина, Лаудин; Блан, Альберто; Монтавонт, Николя; Симич, Лиляна (2017). «Определение насыщенности каналов в сетях Wi-Fi посредством пассивного мониторинга джиттера маяка IEEE 802.11» . Материалы 15-го Международного симпозиума ACM по управлению мобильностью и беспроводному доступу . МобиВак '17. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США: ACM. стр. 63–70. дои : 10.1145/3132062.3132069 . ISBN 9781450351638 . S2CID 19508621 .

[1]

[2]

[3]