MAC Layer 1/2

Wireless Local Area Networks
and the 802.11 Standard
genta
今日のお話
無線LAN
 物理層で何をやっているか？
 MAC層って何か？
 など
WLAN Architecture
IEEE 802.11 supports three basic topologies
 The Independent Basic Service Set (IBSS)
 Ad
 The
hoc
Basic Service Set (BSS)
 Infrastructure
 The
(Figure 2)
Extended Service Set (ESS)
 Infrastructure
(Figure 2)
IEEE 802.11 Physical Layer
物理層では通信のベースとなる周波数帯や変調方
式として三方式を規定
 赤外線方式（IR）
 周波数ホッピングｽペクトラム拡散方式（FH
 直接拡散(DS)
 上記の下二方式はすべて2.4GHz帯
 1Mbpsと2Mbpsをサポート
or FHSS)
赤外線拡散方式
 赤外線を拡散させることで指向性の弱点を克服
 複数のAPと通信可能
 到達距離：
25~35 feet
 通信速度： 1~2 Mbps
周波数ホッピング方式 (FHSS)
 802.11が使用
 2.4GHz無線周波数帯を使用
 ある一定の周期で周波数を変更して送信
 受信側も周波数を同様に変更
 特定周波数でのノイズに強い
 到達距離：
620 mile
 通信速度： 1.2~2Mbps
直接拡散方式 (DSSS)
 802.11bではこれを採用
 デジタル信号を広い帯域に分散して同時に送信
Sub-layers in the PHY layer
The PHY layer is divided into two sub-layers
 PMD (Physical Medium Dependent)
 encoding
 PLCP(Physical
Layer Convergence Protocol)
 上位層とのインタフェース
 Carrier
sense and CCA (Clear Channel Assessment)
MAC Layer 1/2
MAC Layer provides these services
 Authentication
 De-authentication
 Association


Disassociation


Establish wireless links
Cancel wireless links
Re-association

AP-to-AP coordination
Mac Layer 2/2
MAC Layer provides these services
 Privacy
 Data
transfer
 Provide
frame exchange between MAC layers
 Use
Collision Sense Multiple Access with Collision
Avoidance (CSMA/CA) as the media access scheme
Distribution
 Integration



Provide logical integration between existing wired
LANs and 802.11 LANs
Power management
アクセス制御方式
CSMA/CD(Collision Detection:衝突
検知)
1.
2.
3.
4.
フレームの衝突を検出
送信を一時中断
乱数で待ち時間を決める
街時間分だけ待った後再送信
アクセス制御方式
CSMA/CA(Collision Avoidance:衝突
防止)
 DCF
(Distributed Coordination Function)モード
 無線LANでは送信中のフレーム衝突検出が困難
 各端末は通信路が一定時間（DIFS）以上継続して空
いていることを確認してからデータを送信
 データを受信したらACKを返す
 PCF
(Optimal Point Coordination Function)モード
 基地局制御
図10.4 ランダムパルス送出CSMA/CA
(a) 伝送の成功例
衝突ウィンドウ
（８パルス分）
stn i
t
ステーションｉがランダムに
送信したパルス（４個）
実際のフレーム
(b) フレーム伝送中止の例
衝突ウィンドウ
（８パルス分）
stn i
t
ステーションｉが送信して
いないパルスの検出
伝送の中止
隠れ端末問題
同時に送信を開始してしまった場合
(例えば、他の端末が送信している電波を受信できない
他の端末が送信している場合もある)
 同時に複数の受信電波を受けた受信端末は、ただ
ACK を送らない
 ACK を受け取らなかった端末は、ランダムな時間だけ
待機して再送信を開始
 ある端末の電波が届かない
別の端末があると
コリジョンが多発する
RTS/CTS 制御
仕組み
1. 端末Aは、送信予約のパケットを送信
「RTS フレーム」 src, dst, 処理にかかる時間
2. 受信した端末(主にアクセス・ポイント)は、端末A から受
信するという宣言のパケットを送信
「CTS フレーム」
3. その他の端末は、CTS フレームに指定された時間だけ
送信を待機する
4. 端末Aは、CTS フレームを受信後に(送信権を獲得して
から)、データ部の送信を開始する
802.11 Security
 Securityの必要性
 SSID(Network
 Authentication
ID)があれば誰でもつなげる
Encryption
Wireless Equivalent Privacy (WEP)
Encrypting the traffic and authenticating nodes via
the WEP protocol
 Encryption:
hardware based symmetric encryption
 Authentication: shared key authentication(Figure.8)
 Etc: Access Control List
Roaming Approach,
Association and Mobility
Access Pointの切り替え
手順
1.
Stationはre-association requestを新しいAPに送信
2.
Re-association response



3.
成功→Stationは新APと通信を始める
失敗→Stationは別のAPを探す
新APがRe-association requestを受け入れたら、旧APに
それを告知
Power Management
 電力消費問題は重要よ！
 MAC層ではこれもサポート
 Continuous Aware
Mode
 Power Save Polling Modes

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