PDF de programación - Tecnologías Wi-Fi (y 2)

REDES DE BANDA ANCHA

Área de Ingeniería Telemática

Tecnologías Wi-Fi (y 2)

Area de Ingeniería Telemática

http://www.tlm.unavarra.es

Redes de Banda Ancha

5º Ingeniería de Telecomunicación

Contenido

•  Subnivel MAC
•  Formato de las tramas
•  Equipos



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Subnivel MAC

• 
• 

IEEE 802.3 (Ethernet) usa CSMA/CD
IEEE 802.11 (Wi-Fi):
–  DCF = Distributed Coordination Function

•  CSMA/CA = Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance
•  Mandatory
•  Modo infraestructura o ad-hoc

LLC
802.2

Servicio con
contienda

Enlace

Físico

MAC
802.3

Distributed Coordination Function (DCF)

PHY
802.3

FHSS PHY

802.11

DSSS PHY

802.11

OFDM PHY

802.11

HR/DSS PHY

802.11




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Subnivel MAC

• 
• 

IEEE 802.3 (Ethernet) usa CSMA/CD
IEEE 802.11 (Wi-Fi):
–  PCF = Point Coordination Function

•  Solo para modo infraestructura
•  Sin contienda (hay un coordinador)
•  Poco implementada

LLC
802.2

Servicio sin
contienda

Point Coordination

Function (PCF)

Servicio con
contienda

Distributed Coordination Function (DCF)

MAC
802.3

PHY
802.3

FHSS PHY

802.11

DSSS PHY

802.11

OFDM PHY

802.11

HR/DSS PHY

802.11

Enlace

Físico




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Subnivel MAC

• 
• 

IEEE 802.3 (Ethernet) usa CSMA/CD
IEEE 802.11 (Wi-Fi):
–  HCF = Hybrid Coordination Function

•  Permite QoS sin los requisitos rigurosos de PCF
•  802.11e

LLC
802.2

Servicio sin
contienda

Acceso controlado
o en contienda

Servicio con
contienda

Point Coordination

Function (PCF)

Hybrid Coordination

Function (HCF)

Distributed Coordination Function (DCF)

MAC
802.3

PHY
802.3

FHSS PHY

802.11

DSSS PHY

802.11

OFDM PHY

802.11

HR/DSS PHY

802.11

Enlace

Físico




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Subnivel MAC

Conveniente un cierto conocimiento

en detalle:

•  Para comprender las diferentes soluciones

para hacer la red segura

•  Para solucionar problemas de red (packet

sniffing)

•  Para poder optimizar parámetros de la misma
•  Para ajustar parámetros de los drivers
•  Para comprender las mejoras que se van
ofreciendo en nuevos productos y estándares




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MAC

•  Emplea un método CSMA (Carrier Sense Multiple

Access)

•  ¿Detección de colisiones?

–  Puede que la trama que provoca la colisión en el receptor no

lo haga en el emisor (…)

–  Las estaciones no tienen la capacidad de detectar colisiones




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MAC

•  El ruido es difícil de controlar (bandas libres)
•  802.11 emplea confirmaciones positivas
•  La secuencia de
trama+ack es una operación
•  Tramas a la MAC de broadcast no son confirmadas

atómica (todo o nada)

(ni multicast)

Trama

ACK




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CSMA/CA

•  Carrier Sense: Si se detecta el medio
inactivo durante el tiempo suficiente
(DIFS) la estación puede enviar una
trama

•  Random Backoff: Genera un valor al
alzar de tiempo que espera (entre
CWmin y CW)

sender

receiver

DIFS

Backoff

•  Si el medio sigue libre envía la trama
•  Destinatario espera un tiempo (SIFS,
una

envía

y

con SIFS<DIFS)
confirmación

•  Si no recibe ACK duplica CW, genera
un nuevo backoff aleatorio, espera y
retransmite

Trama

ACK

SIFS

DIFS = DCF Interframe Space
SIFS = Short Interframe Space




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Terminal oculto

Collision Avoidance
-  Reservar previamente el canal con una trama corta (menor

probabilidad de colisión)

-  Request-To-Send (RTS) (puede colisionar) (…)
-  Clear-To-Send (CTS) (nadie más transmite) (… …)

CTS

RTS

A

CTS

RTS

C

CTS

CTS

B




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•  DIFS > SIFS
•  RTS/CTS consume capacidad
•  Utilizado

entornos

en

frecuente contienda

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sender

DIFS

Backoff

con

receiver

CSMA/CA

•  Generalmente solo para tramas

grandes

•  Throughput obtenible limitado
•  Unos 4-6Mbps en 802.11b a

11Mbps

•  Unos 30Mbps en 802.11g y

802.11a a 54Mbps

SIFS

RTS

CTS

Trama

ACK

SIFS

SIFS




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Tiempos entre tramas

•  SIFS = Short InterFrame Space
–  Tramas de la máxima prioridad
–  Al transcurrir SIFS µs puede empezar transmisión con lo que el

medio pasa a estar ocupado
•  PIFS = PCF InterFrame Space
•  DIFS = DCF InterFrame Space
•  EIFS = Extended InterFrame Space

–  No es un valor fijo
–  Empleado tras un error en la transmisión

DIFS

PIFS

Ocupado

SIFS

Contention window

…

Trama

Fragmentación
•  Servicio ofrecido en el nivel de enlace
•  Divide trama grande en más pequeñas
•  Cada fragmento es confirmado por separado
•  El transmisor no libera el medio hasta enviar todos



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los fragmentos

•  Aumenta la fiabilidad en la transmisión
•  Solo se aplica a tramas unicast
•  Atención a las diferencias con la fragmentación en el

nivel de red

Header

Body

FCS

Header

Body1

FCS

Header

Body2

FCS

Header

Body2

FCS




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PCF
•  Point Coordination Function
•  Opcional
•  Ofrece entrega de tramas sin contienda
•  Solo para caso infraestructura (BSS)
•  No implementada por la mayoría de los productos
•  Funcionamiento:

(CFP)

–  En ciertos momentos comienza un Contention Free Period
–  Marca el comienzo del CFP antes que una estación
transmita con DCF porque emplea un tiempo menor (PIFS)
de espera

–  El AP actuará enviando a las estaciones o solicitando

tramas de ellas (polling)

PCF (CFP)

DCF




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Frame Control field

Protocol Version
•  Versión del 802.11 MAC (hoy hay solo uno de código 0)
Type and Subtype fields
•  Tipo de trama
•  Hay varias tramas para gestión
ToDS and FromDS

ToDS=0
Tramas de control.
Datos en un IBSS
Datos originados en
el DS

ToDS=1
Datos destinados
al DS
Datos
wireless bridge

en

un

From
DS=0
From
DS=1

2 2 6 6 6 2 6 0-2312 4 bytes

Ctrl Dur.

ID Address 1 Address 2 Address 3 Seq

Ctrl Address 4

FCS

Protocol Type

Sub-type

To
DS

From
DS MF Ret. PM MD PF Ord.




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Frame Control field

More Fragments
•  0 en el último
•  Normalmente se usa la MTU de Ethernet y no hay fragmentación
Retry
• 
Power Management
• 

Indica que es una retransmisión

Indica (con 1) que tras esta trama la estación pondrá el interfaz en
ahorro de energía

More Data
•  El AP indica a la estación que tiene más datos para ella, que no entre

en ahorro de energía

2 2 6 6 6 2 6 0-2312 4 bytes

Ctrl Dur.

ID Address 1 Address 2 Address 3 Seq

Ctrl Address 4

FCS

Protocol Type

Sub-type

To
DS

From
DS MF Ret. PM MD PF Ord.




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Frame Control field

Indica si la trama va encriptada en el nivel de enlace

Protected Frame
• 
Order
•  Si se emplea ordenamiento estricto de las tramas

2 2 6 6 6 2 6 0-2312 4 bytes

Ctrl Dur.

ID Address 1 Address 2 Address 3 Seq

Ctrl Address 4

FCS

Protocol Type

Sub-type

To
DS

From
DS MF Ret. PM MD PF Ord.




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Frame Control field

Duration/ID
•  Tiempo que el medio estará ocupado por la transmisión de la trama
•  Una estación en ahorro de energía envía periódicamente una trama
solicitando las tramas acumuladas en el AP para ella (entonces este
campo es el ID de su asociación con el AP)

2 2 6 6 6 2 6 0-2312 4 bytes

Ctrl Dur.

ID Address 1 Address 2 Address 3 Seq

Ctrl Address 4

FCS




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Direcciones

•  Hasta 4 direcciones (depende del tipo de trama)
•  Mismo espacio de direcciones que 802.3
•  BSSID: MAC del interfaz Wi-Fi del AP identifica al BSS

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