Changes between Version 1 and Version 2 of IEEE802.11/GestioneDelLivelloMAC

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Mar 19, 2007, 5:33:29 PM (18 years ago)

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soujak

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Aggiornamento dopo le due settimane di revisioni.

IEEE802.11/GestioneDelLivelloMAC

@@ -1 @@
-[[PageOutline(1-6)]]
+[[PageOutline]]
+,,(dafinire),,
+
 = IEEE 802.11 - Gestione del livello MAC =
 
 Uno degli aspetti piu' importanti, per quanto riguarda la connessione di piu'
-host ad una rete wireless, e' sicuramente il meccanismo di sincronizzazione, il
-quale deve esistere per permettere la comunicazione all'interno della rete. Per
-permettere cio' ogni nodo ha al suo interno un TSF (''Timing Synchronization
-Function'') che funge da orologio per tutti i nodi. La sincronizzazione e'
-presente sia nei BSS che nei IBSS e avviene in maniere differenti.
+STA ad una rete wireless, e' sicuramente il meccanismo di sincronizzazione fra
+di esse, indispensabile per permettere la comunicazione all'interno della rete.
+A tal fine, ogni nodo possiede la funzione di sincronizzazione (''Timing
+Synchronization Function'' TSF), basata su un orologio interno in microsecondi
+(con valori espressi modulo 2^64^). Questa funzione e' presente sia nei BSS a
+infrastruttura che nei IBSS ma avviene in maniere differenti.
 
-In un BSS la sincronizzazione viene mantenuta dall'AP, che inizializza il suo
-TSF interno e invia ''beacons'' a tutti i nodi della rete con all'interno il
-proprio timer. Ogni nodo che riceve il beacon deve sincronizzare il proprio
-timer con il valore del timestamp ricevuto.
+In un '''BSS ad infrastruttura''' la sincronizzazione viene gestita dall'AP,
+che inizializza un orologio TSF, comunicandone il valore ad ogni nodo della rete
+attraverso i ''beacon''. Ogni STA che riceve il beacon deve sincronizzare il
+proprio orologio con il valore ricevuto.
 
-In un IBSS invece ogni nodo partecipa allla sincronizzazione mediante l'utilizzo
-di un algoritmo distribuito; in pratica ogni nodo invia dei beacon ad ogni nodo
-della rete e riceve beacons da tutti gli altri. Decide poi autonomamente se
-settare il proprio timer col valore ricevuto o se scartare il beacon perche' il
-valore del timetamp all'interno e' piu' vecchio del valore del proprio timer.
+In un '''IBSS''', invece, ogni nodo partecipa alla sincronizzazione mediante
+l'utilizzo di un algoritmo distribuito che si fonda parimenti sullo scambio
+reciproco di ''beacon''. Ogni STA decide autonomamente se regolare il proprio
+orologio al valore ricevuto o se ignorarlo (quando il ''timestamp'' e' meno
+recente del proprio). Il ''[wiki:CollegamentoMancante beacon interval]'' e'
+fissato nel momento della creazione della rete, dalla STA che la inizializza.
 
-Il mantenimento della sincronizzazione e' dato da un algoritmo: ogni nodo
-mantiene un timer TSF in modulo 2^64^ microsecondi e si aspetta di ricevere un
-beacon ad intervalli regolari (definiti come ''aBeaconPeriod'', che e' un
-parametro del nodo). Un nodo che vuole inviare un beacon deve settare il valore
-del timestamp, che e' dato dalla somma tra il valore del TSF al tempo della
-trasmissione del primo bit del timestamp su PHY e dal tempo di ritardo per la
-trasmissione (passaggio dall'interfaccia MAC-PHY a PHY).
+Ogni STA, indipendentemente dalle distinzioni fatte fin ora, si aspetta di
+ricevere ''beacon'' ad intervalli regolari (di lunghezza definita dal parametro
+`aBeaconPeriod`). Un nodo che voglia inviare un ''beacon'' dovra' calcolare
+il valore del ''timestamp'' senza trascurare le latenze dovute alle procedure
+trasmissive, sommando il valore dell'orologio TSF (rilevato nel momento
+dell'inoltro a PHY del primo bit del ''timestamp'') con il tempo di ritardo
+introdotto dal passaggio dall'interfaccia MAC-PHY al livello fisico (i.e.
+l'antenna).
 
 == Acquisizione della sincronizzazione mediante scansione ==
 
-Ogni stazione (o nodo) puo' operare attraverso due modalita' di scansione: la
-modalita' passiva o la modalita' attiva. In modalita' di scansione passiva la
-stazione sta in ascolto su tutti i canali e aspetta di ricevere dei beacon in
-cui il valore SSID sia uguale al valore SSID dell'ESS di cui la stazione vuole
-entrare a fare parte. Una volta ritornati questi frame, la stazione (attraverso
-opportune funzioni) entra a far parte di un BSS, acquisendo tutti i parametri
-del BSS (timer di sincronizzazione, parametri di PHY, BSSID, parametri di
-trasmissione dei beacon...).
+Ogni stazione, per sincronizzarsi con un BSS, ha a disposizione due modalita' di
+scansione: la modalita' passiva e la modalita' attiva.
 
-La modalita' di scansione attiva invece si basa sullo scambio di frame di tipo
-''Probe Request'' e ''Probe Response'': praticamente una stazione invia una
-richiesta e si mette in ascolto di una risposta. Quando giunge il frame Probe
-Response contenente il SSID cercato dalla stazione ha poi inizio la
-sincronizzazione e da quel momento la stazione entra a far parte di un BSS.
-L'algoritmo di scansione e' descritto nel dettaglio nella sezione 11.1.3.2.2
-(pag 127 di IEEE 802.11-1999).
+In modalita' di '''scansione passiva''' la stazione ascolta progressivamente
+ogni canale, aspettando di ricevere dei ''beacon'' nei quali il valore SSID sia
+uguale a quello dell'ESS di cui vuole entrare a fare parte. Dopodiche' la
+stazione (attraverso opportune funzioni) entra a far parte di quel BSS,
+acquisendone tutti i parametri: timer di sincronizzazione, parametri di
+PHY, BSSID, parametri di trasmissione dei beacon.
 
+La modalita' di '''scansione attiva''' invece si basa sullo scambio di ''frame''
+di tipo ''probe request'' e ''probe response''. La STA che voglia entrare a far
+parte di un BSS, inviera' un ''frame'' di richiesta (''probe request'')
+richiedendo esplicitamente le informazioni desiderate. Si sincronizzera' non
+appena ricevera' il corrispondente ''frame'' di risposta (''probe response'').
 
 == Associazione e riassociazione di una stazione con un AP ==
 
-L'associazione tra una stazione e un AP avviene in due fasi:
- * autenticazione
- * associazione
-Una volta effettuata l'autenticazione su un AP, la stazione invia una richiesta
-di associazione all'AP e attende la risposta; in caso di risposta affermativa la
-stazione sara' fisicamente associata all'AP e potra' avviare la comunicazione,
-in caso contrario la stazione non si potra' associare. Analogamente quando una
-stazione vorra' riassociarsi ad un AP inviera' allo stesso una richiesta di
-riassociazione e attendera' la risposta dall'AP. Naturalmente, quando un AP
-riceve una richiesta di associazione controlla che la stazione che ha inviato
-tale richiesta sia autenticata presso di lui; in caso affermativo l'AP inviera'
-una risposta (positiva o negativa) alla stazione interessata.
+,,SoujaK: l'aspetto su cui mi soffermerei, parlando in generale di tutte e tre le
+primitive (associazione/dissociazione/riassociazione), e' il funzionamento
+interno di MAC durante quei momenti: `FOO.request`, invio ''frame'', ricevizione
+''frame'', `FOO.confirm`. ,,
 
-== ''Power Management'' ==
+== Gestione energetica ==
 
-,,20061108-1512 Roma,,[[BR]]
-Le stazione possono cambiare il proprio power management, informando
-preventivamente l'AP al quale sono associate, accondando la richiesta di cambio
-al campo Frame Control del frame inviato all'AP. L'AP deve tener traccia di
-tutte le stazione che operano in modalita' ''power save'' in quanto la
-trasmissione dei dati a tali stazioni deve avvenire in modo differente rispetto
-alle stazioni che non operano in tale modalita'; infatti un AP non puo'
-trasmettere i dati in maniera arbitraria alle stazioni in modalita' ''power
-save'' ma deve bufferizzarli per poi trasmetterli in momenti precisi.
-[[BR]],,20061109-1424 SoujaK: ''Il pezzo seguente e' da chiarire'',,[[BR]]
-Tutte le stazioni che ricevono dati bufferizzati dall'AP sono riunite nel TIM
-(''Traffic Indication Map'') il quale rappresenta un campo dei vari ''beacon''
-generati dall'AP stesso. Ogni stazione per sapere se i dati ricevuti sono stati
-bufferizzati per lei deve ricevere e interpretare il TIM associato al beacon (
-per fare cio' ogni stazione si mette peridicamente in ascolto di beacon, e
-quindi in ascolto per ricevere eventuali TIM, secondo opportune funzioni). In un
-BSS ogni stazione (in modalita' ''power save'') per sapere se dei dati sono
-stati correttamente bufferizzati invia un frame di tipo PS-Poll all'AP, il quale
-rispondera' o inviando direttamente i dati bufferizzati o acknowledgiando la
-richiesta e inviando i dati successivamente.
-Ogni stazione puo' lavorare in due modalita':
- * ''awake''
- * ''doze''
+Lo standard prevede la possibilita' di utilizzare l'hardware in maniera
+efficiente rispetto ai consumi energetici, dal momento che non e' affatto
+infrequente l'uso di dispositivi portatili alimentati a batteria. Il principio
+di base su cui fonda e' di limitare la potenza dissipata nei momenti in cui
+essa non sia necessaria.
 
-Nella modalita' ''awake'' la stazione lavora a piena potenza e puo' ricevere
-frame in qualsiasi momento; e' detta anche modalita' attiva. Nella modalita'
-''doze'' la stazione lavora in ''power save'' e riceve frame attraverso il
-meccanismo sopra descritto. Naturalmente le stazioni possono passare da una
-modalita' all'altra, ma possono farlo solo alla fine di uno scambio di dati
-informando l'AP del cambio.
+Una STA e' tenuta ad effettuare il cambio del proprio stato di gestione
+energetica (''power management'') informando preventivamente ogni potenziale
+trasmettitore (ad esempio l'AP di una BSS ad infrastruttura). I potenziali
+trasmettitori, dal canto loro, devono tener traccia di tutte le stazioni che
+operano in modalita' di risparmio energetico, poiche' la trasmissione dei dati
+verso questo insieme di STA deve avvenire in maniera differente rispetto alla
+consuetudine.
 
-== ''Power Management'' in un IBSS ==
+Infatti una STA in modalita' di risparmio energetico puo' alternare il proprio
+stato fra:
+ * '''veglia''' (''awake'')
+   la stazione lavora a piena potenza e puo' ricevere frame in qualsiasi
+   momento; e' detta anche modalita' attiva;
+ * '''riposo''' (''doze'')
+   la stazione lavora in risparmio energetico e riceve ''frame'' attraverso il
+   meccanismo che sara' descritto a breve.
+Naturalmente le stazioni possono passare da uno stato all'altro, a seconda
+delle loro necessita', ma sono tenute ad informare adeguatamente i potenziali
+trasmettitori durante un generico scambio di ''frame''. Il campo ''power
+management'' indica appunto lo stato corrente della STA trasmittente.
+
+Le STA che intendano comunicare con una STA in stato di riposo sono pertanto
+tenute a accumulare i dati ad essa diretti procrastinandone l'invio fino al
+successivo risveglio.
+
+=== Gestione energetica in un BSS ad infrastruttura ===
+
+Le stazioni in modalita' di gestione energetica che non abbiano dati da inviare
+cercano di limitare lo stato di veglia solo nei momenti di effettiva ricezione
+di dati. Lo stato di veglia minimo coincidera' con i momenti di trasmissione
+dei ''beacon'' da parte dell'AP, poiche' in tali ''frame'' e' contenuta la
+'''TIM''' (''Traffic Indication Map''), contenente gli AID delle STA per le
+quali esso possiede ''frame'' in attesa di consegna.
+
+Una STA appena riattivatasi che trovera' il proprio AID (''association ID'')
+nella TIM richiedera' esplicitamente l'invio dei ''frame'' a lei diretti
+inviando all'AP il ''frame PS-poll''. L'AP potra' quindi procedere alla
+trasmissione desiderata oppure ritardarla ulteriormente.
+
+I TIM sono differenziati a seconda del tipo di trasmissione in attesa:
+''unicast'' oppure ''multicast''/''broadcast''. I primi vengono definiti
+propriamente '''TIM''' e sono presenti in ogni ''beacon''; i secondi sono
+denominati '''DTIM''' (''Delivery Traffic Indication Message'') e vengono
+inviati ad intervalli regolari (i ''DTIMPeriod'') multipli del ''beacon
+interval''. Ad esempio, un valore del ''DTIMPeriod'' pari a tre indichera' che
+ogni tre ''beacon'', esso conterra' il DTIM. Il DTIM, dal momento che riguarda
+trasmissioni ''multicast'' o ''broadcast'' non necessita del ''PS-poll'' da
+parte delle stazioni interessate: l'AP e' tenuto ad inviare i ''frame'' in
+attesa subito dopo il ''beacon'' in questione.
+
+=== Gestione energetica in un BSS indipendente ===
 
 In un IBSS le stazioni devono essere tutte sincronizzate al fine di poter
-trasmettere i dati; quando i dati sono bufferizzati e pronti per essere spediti
-ad una stazione in power save ci deve essere un annuncio tra tutte le stazioni
-affinche' l'operazione si possa effettuare. Tale annuncio e' dato tramite
-l'invio di un ATIM (Ad hoc TIM) quando tutte le stazioni dell' IBSS sono in
-modalita' ''awake''. Quando i dati devono essere trasmessi la stazione
-trasmittente invia prima un frame ATIM nel ATIM Window (che e' un periodo nel
-quale vengono inviati solo frame ATIM o beacon) e aspetta l'ACK di quel frame;
-se cio' non avviene la stazione attiva la procedura di ritrasmissione dell'ATIM.
-Una stazione che acknowledgi l'ATIM durante l'ATIM Window deve rimanere nella
-modalita' ''awake'' e aspettare l'annuncio.
-Una volta che avviane l'ACK ed e' passato l'ATIM Window, la stazione ricevente
-passa in modalita' ''power save'' e puo' ricevere i dati.
+trasmettere i dati secondo una strategia similare a quella vista per i BSS ad
+infrastruttura. I dati da inviare vengono conservati e, una volta pronti per
+essere spediti ad una stazione in ''power save'', si spedisce un messaggio di
+annuncio, chiamato ATIM (''Ad-hoc'' TIM), all'interno del ''beacon''.
+
+Tali annunci possono aver bisogno, a causa della natura distribuita della rete,
+di tempi piu' lunghi rispetto a reti centralizzate. Viene quindi definita una
+finestra temporale, denominata ''ATIM window'' dedicata allo scambio di ATIM.
+Com'e' facile intuire le STA in modalita' di gestione energetica sono tenute a
+rimanere sveglie durante quel lasso di tempo. I ''frame'' ATIM seguono le stesse
+regole del coordinamento distribuito, richiedendo quindi conferma di ricezione
+tramite l'usuale ACK, con l'eccezione per trasmissioni ''multicast'' o
+''broadcast''. L'effettiva trasmissione dei dati in attesa potra' avvenire
+soltanto dopo la ricezione di tale ACK; la stazione destinataria avra' la
+possibilita' di tornare in modalita' di risparmio energetico ad avvenuta
+ricezione dei ''frame'' attesi.