保護機制、隱藏節(jié)點和OBSS1

第頁1.WLAN的保護機制通信保護功能主要解決IEEE802.11協(xié)議向后兼容所帶來的共存問題，防止低級別設備無法正確識別某些幀格式而不能正確延時，破壞通信過程的完整性。保護機制就是確?？赡艿母蓴_者延遲發(fā)射。保護機制帶來了開銷，只有需要時才使用。，破壞數(shù)據(jù)傳輸過程；802.11g等設備無法識別HT綠野格式PPDU；傳統(tǒng)站點無法及時解調出RIFS(短幀間間隔)突發(fā)序列；目前協(xié)議中規(guī)定的三種保護方式RTS/CTS、CTS-to-Self以及L-SIGTXOP機制.通過控制幀的交互過程為802.11n通信過程預約信道占用時間,防止其他低級別802.11設備破壞通信過程完整性。(1)RTS/CTSRTS/CTS機制設計之初是為了解決WLAN網絡中的隱藏終端問題,其工作原理是在數(shù)據(jù)報文發(fā)送之前參加一次RTS與CTS報文的交互過程。發(fā)送端在發(fā)送數(shù)據(jù)報文前發(fā)送一個RTS報文試圖占用信道資源,再由接收端回應一個CTS報文通知網絡中的所有站點(包括隱藏終端)信道已經被占用并且標識出信道占用時間。IEEE802.11n保護機制把RTS/CTS方式作為一種根本的保護方式來應用，RTS和CTS使用根本速率傳輸，是最強健的保護。存在802.11b站點時，使用DSSS格式RTS/CTS保護OFDM幀。但由于高的開銷，更可能使用CTS-to-Self機制保護存在802.11a或802.11g設備時，傳統(tǒng)格式發(fā)RTS/CTS保護HT綠野格式和RIFS突發(fā)序列(2)CTS-to-Self與RTS/CTS方式相比,CTS-to-Self要求無線終端在發(fā)送數(shù)據(jù)報文前向自己信號覆蓋范圍內的所有終端發(fā)送CTS報文〔RA地址設為自己的MAC地址〕來申請信道，省去了報文交互過程。這樣做無疑會減少帶寬開銷,但對于隱藏站點問題卻不能完美地解決。b設備存在時。(3)L-SIGTXOP傳統(tǒng)信號傳輸時機當802.11n報文格式為HT-MF(HT混合模式)時,長度子域與速率子域用于控制非11n終端傳輸延遲,使其與HTPPDU長度相對應。使用HT-MF格式報文前綴時,HT報文頭中傳統(tǒng)OFDM信號域(L-SIG)中速率子域通常會被設置成6Mbps，而長度子域通常會包含一個與剩余PPDU長度相對應的時間值。這就是所謂的“物理層欺騙〞。L-SIG中的長度子域會要求傳統(tǒng)無線終端在這段時間后才可以嘗試搶占信道資源,而11n設備將在這段時間內完成剩余PPDU傳輸。IEEE802.11nL-SIGTXOP保護方式通過“物理層欺騙〞完成對11n通信的保護過程。2.WLAN的隱藏節(jié)點問題IEEE802.11使用時分復用機制，某一時刻只有一個終端或AP能發(fā)送數(shù)據(jù)，此時其他終端和AP均處于空閑監(jiān)聽狀態(tài)。這就要求同頻AP間或同一AP不同終端間能夠監(jiān)聽到對方狀態(tài)，從而防止同一時間發(fā)起數(shù)據(jù)傳輸請求而造成沖突。但是，在建立過程中，由于AP覆蓋范圍過大或建筑物阻擋，AP或終端間可能無法監(jiān)聽到對方狀態(tài)，因為同時發(fā)送數(shù)據(jù)產生沖突而導致無法解碼，就出現(xiàn)了WLAN隱藏節(jié)點問題。802.11協(xié)議定義了RTS/CTS機制來解決隱藏節(jié)點沖突問題?！?〕同一AP下的終端間不可見區(qū)域內關聯(lián)的終端由于距離較遠或者屏蔽較重而互相監(jiān)測不到信號收發(fā)，終端1在向AP發(fā)送數(shù)據(jù)時，終端3也可能因為監(jiān)測不到終端1的發(fā)射信號而同時向AP發(fā)送數(shù)據(jù)，這時在AP側接收無線信號便形成沖突。〔2〕同頻不可見AP間存在重疊覆蓋同頻AP間因連接定向天線或者阻擋不能監(jiān)測彼此信號，且存在穿插覆蓋范圍時，在穿插覆蓋范圍內有終端上網時，同頻AP也互為隱藏節(jié)點。兩個AP存在穿插覆蓋區(qū)域，但AP間無法監(jiān)測到彼此的信號。而同時向終端發(fā)送數(shù)據(jù)，在終端側形成沖突。(3)RTS/CTS機制來解決隱藏節(jié)點如終端1欲向AP發(fā)送數(shù)據(jù)，必先發(fā)送RTS幀提醒AP，隨后AP應答CTS，阻止在AP覆蓋范圍內的所有站點發(fā)送數(shù)據(jù)〔但不包括終端1〕。當終端2收到CTS后，不再發(fā)送數(shù)據(jù)而防止了沖突，即：在AP周圍的所有終端中，只有終端1能發(fā)送數(shù)據(jù)，這樣就有效防止了隱藏節(jié)點的問題。3．WLAN的OBSSOBSS指的是AP間頻帶一樣或局部重疊，覆蓋范圍又有重疊。主要考慮的是減小干擾使得吞吐量盡可能的大。OBSS中可能會有同一AP下不同終端互為隱藏節(jié)點問題，也可能AP與AP互為隱藏節(jié)點。也有可能有傳統(tǒng)設備，有其無法識別解調出的幀格式，需要進展保護。AP建立BSS前，進展OBSS掃描，掃描已有BSS，小心選擇信道，防止其他BSS使用的信道BSS建立后，檢測到有新的BSS操作在輔信道上，改變信道或信道寬度應用場景：AP檢測到相鄰BSSs在主信道或輔信道上大量通信，可以將BSS移到通信量較小的信道對上，和/或操作在窄信道上流程：AP決定是否切換信道，AP將選所有連接站點都支持的新信道，AP使用信標幀或探測響應幀中的Extendchannelswitchannouncementelement通知連接站點在將來某時刻要移到新信道上或會改變操作帶寬寬度，也可以發(fā)送一個或多個包含Extendchannelswitchannouncementelement的Extendchannelswitchannouncementframe使用的幀：信標幀或探測響應幀或Extendchannelswitchannouncementframe信道切換時，AP通過設置channelswitchmodefield為1強制BSS中的站點停頓傳輸。缺點：強制停頓傳輸，假設在OFDMA下信道切換，正在傳輸?shù)目赡懿恢挂粋€站點，切換前，停頓傳輸，業(yè)務中斷；切換信道后，重新進展資源分配分相共存操作〔PCO〕應用場景：PCO使得一個20/40MHzBSS可以在主信道和輔信道上都有相鄰20MHzBSS的情況下仍可運行缺點:開銷和可能的實時效勞中斷時域：預留時間，時間共享信道頻域：BSS間都切換到窄帶，頻譜共享功率調整：天線MU-RTSMU-RTSCTS-MAP1STA123CTS-MSTAsinBSS1AP1STA123M-BA