Кадр маяка

Кадр маяка - это один из кадров управления в IEEE 802.11 на основе WLAN. Он содержит всю информацию о сети. Кадры-маяки передаются периодически, они служат для оповещения о наличии беспроводной локальной сети и для синхронизации членов набора услуг. Кадры маяка передаются точкой доступа (AP) в инфраструктуре базовый набор услуг (BSS). В сети IBSS генерация маяков распределяется между станциями. Для диапазона 2,4 ГГц при наличии более 15 идентификаторов SSID на перекрывающихся каналах (или более 45 в сумме) кадры радиомаяка начинают потреблять значительное количество эфирного времени и снижают производительность, даже когда большинство сетей холостой ход.

Сигнальные кадры состоят из 802.11 MAC-заголовка, тела и FCS. Некоторые поля в теле перечислены ниже.

• Отметка времени
  После получения кадра маяка все станции переводят свои локальные часы на это время. Это помогает с синхронизацией.
• Интервал маяка
  Это временной интервал между передачами маяка. Время, в которое узел (точка доступа, станция в режиме ad hoc или P2P GO) должен послать маяк, называется целевым временем передачи маяка (TBTT). Интервал маяка, выраженный в единицах времени (TU). Это настраиваемый параметр в AP, который обычно настраивается как 100 TU.
• Информация о возможностях
  Поле информации о возможностях охватывает 16 бит и содержит информацию о возможностях устройства / сети. В этом поле отображается тип сети, такой как AdHoc или Сеть с инфраструктурой. Помимо этой информации, он объявляет о поддержке опроса, а также о деталях шифрования.
• SSID
• Поддерживаемые скорости
• Набор параметров скачкообразной перестройки частоты (FH)
• Набор параметров Direct-Sequence (DS)
• Набор параметров без конкуренции (CF)
• Набор параметров IBSS
• Карта индикации трафика (TIM)

Точки доступа к сети инфраструктуры отправляют маяки с определенным интервалом, который часто устанавливается на значение по умолчанию 100 TU, что эквивалентно 102,4 мс. В случае специальной сети, в которой нет точек доступа, одноранговая станция отвечает за отправку маяка. После того, как специальная станция получает кадр маяка от однорангового узла, она ожидает случайное количество времени. По истечении этого случайного тайм-аута он отправит кадр маяка, если его уже не отправила другая станция. Таким образом, ответственность за отправку кадров радиомаяка перекладывается между всеми одноранговыми узлами в специальной сети, при этом гарантируется, что радиомаяки будут отправляться всегда.

Большинство точек доступа позволяют изменять интервал маяка. Увеличение интервала маяков приведет к тому, что маяки будут отправляться реже. Это снижает нагрузку на сеть и увеличивает пропускную способность для клиентов в сети; однако это имеет нежелательный эффект задержки процессов ассоциации и роуминга, поскольку станции, сканирующие точки доступа, могут потенциально пропустить маяк при сканировании других каналов. В качестве альтернативы, уменьшение интервала маяка приводит к более частой отправке маяков. Это увеличивает нагрузку на сеть и снижает пропускную способность для пользователей, но приводит к более быстрому процессу ассоциации и роуминга. Дополнительным недостатком уменьшения интервала между радиомаяками является то, что станции, находящиеся в режиме энергосбережения, будут потреблять больше энергии, так как они должны чаще просыпаться для приема радиомаяков.

Проверка бездействующей сети с помощью инструментов мониторинга пакетов, таких как tcpdump или Wireshark, покажет, что большая часть трафика в сети состоит из кадров маяков, с некоторыми не- 802-11 пакеты смешаны, например, DHCP пакеты. Если пользователи присоединятся к сети, начнут появляться ответы на каждый маяк вместе с обычным трафиком, генерируемым пользователями.

Станции должны планировать передачу радиомаяков с номинальным интервалом радиомаяков. 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 настоящее время отправляет кадр), когда необходимо отправить маяк, он должен подождать. Это означает, что фактический интервал между маяками может отличаться от номинального интервала маяков. Однако станции могут компенсировать эту разницу, проверяя метку времени в кадре маяка, когда он окончательно отправлен.

Хотя кадры-маяки вызывают некоторые нетривиальные накладные расходы для сети, они жизненно важны для правильной работы сети. Радио сетевые карты обычно сканируют все RF каналы в поисках маяков, объявляющих о присутствии ближайшей точки доступа. Когда радиостанция принимает кадр маяка, она получает информацию о возможностях и конфигурации этой сети, а также может предоставить список доступных подходящих сетей, отсортированных по мощности сигнала. Это позволяет устройству выбирать подключение к оптимальной сети.

Даже после установления связи с сетью радиомаяк будет продолжать сканирование радиомаяков. Это дает несколько преимуществ. Во-первых, продолжая сканирование других сетей, у станции есть варианты для альтернативных сетей, если сигнал текущей точки доступа становится слишком слабым для продолжения связи. Во-вторых, поскольку оно все еще принимает кадры маяка от связанной в данный момент точки доступа, устройство может использовать временные метки в этих маяках для обновления своих внутренних часов. Маяки от текущей точки доступа также информируют станции о неизбежных изменениях конфигурации, например об изменении скорости передачи данных.

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