保護(hù)機(jī)制、隱藏節(jié)點(diǎn)和OBSS1

第頁1.WLAN的保護(hù)機(jī)制通信保護(hù)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(jí)別設(shè)備無法正確識(shí)別某些幀格式而不能正確延時(shí)，破壞通信過程的完整性。保護(hù)機(jī)制就是確保可能的干擾者延遲發(fā)射。保護(hù)機(jī)制帶來了開銷，只有需要時(shí)才使用。，破壞數(shù)據(jù)傳輸過程；802.11g等設(shè)備無法識(shí)別HT綠野格式PPDU；傳統(tǒng)站點(diǎn)無法及時(shí)解調(diào)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(hù)方式RTS/CTS、CTS-to-Self以及L-SIGTXOP機(jī)制.通過控制幀的交互過程為802.11n通信過程預(yù)約信道占用時(shí)間,防止其他低級(jí)別802.11設(shè)備破壞通信過程完整性。(1)RTS/CTSRTS/CTS機(jī)制設(shè)計(jì)之初是為了解決WLAN網(wǎng)絡(luò)中的隱藏終端問題,其工作原理是在數(shù)據(jù)報(bào)文發(fā)送之前參加一次RTS與CTS報(bào)文的交互過程。發(fā)送端在發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)文前發(fā)送一個(gè)RTS報(bào)文試圖占用信道資源,再由接收端回應(yīng)一個(gè)CTS報(bào)文通知網(wǎng)絡(luò)中的所有站點(diǎn)(包括隱藏終端)信道已經(jīng)被占用并且標(biāo)識(shí)出信道占用時(shí)間。IEEE802.11n保護(hù)機(jī)制把RTS/CTS方式作為一種根本的保護(hù)方式來應(yīng)用，RTS和CTS使用根本速率傳輸，是最強(qiáng)健的保護(hù)。存在802.11b站點(diǎn)時(shí)，使用DSSS格式RTS/CTS保護(hù)OFDM幀。但由于高的開銷，更可能使用CTS-to-Self機(jī)制保護(hù)存在802.11a或802.11g設(shè)備時(shí)，傳統(tǒng)格式發(fā)RTS/CTS保護(hù)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(bào)文前向自己信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)的所有終端發(fā)送CTS報(bào)文〔RA地址設(shè)為自己的MAC地址〕來申請(qǐng)信道，省去了報(bào)文交互過程。這樣做無疑會(huì)減少帶寬開銷,但對(duì)于隱藏站點(diǎn)問題卻不能完美地解決。b設(shè)備存在時(shí)。(3)L-SIGTXOP傳統(tǒng)信號(hào)傳輸時(shí)機(jī)當(dāng)802.11n報(bào)文格式為HT-MF(HT混合模式)時(shí),長(zhǎng)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(zhǎng)度相對(duì)應(yīng)。使用HT-MF格式報(bào)文前綴時(shí),HT報(bào)文頭中傳統(tǒng)OFDM信號(hào)域(L-SIG)中速率子域通常會(huì)被設(shè)置成6Mbps，而長(zhǎng)度子域通常會(huì)包含一個(gè)與剩余PPDU長(zhǎng)度相對(duì)應(yīng)的時(shí)間值。這就是所謂的“物理層欺騙〞。L-SIG中的長(zhǎng)度子域會(huì)要求傳統(tǒng)無線終端在這段時(shí)間后才可以嘗試搶占信道資源,而11n設(shè)備將在這段時(shí)間內(nèi)完成剩余PPDU傳輸。IEEE802.11nL-SIGTXOP保護(hù)方式通過“物理層欺騙〞完成對(duì)11n通信的保護(hù)過程。2.WLAN的隱藏節(jié)點(diǎn)問題IEEE802.11使用時(shí)分復(fù)用機(jī)制，某一時(shí)刻只有一個(gè)終端或AP能發(fā)送數(shù)據(jù)，此時(shí)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(duì)方狀態(tài)，從而防止同一時(shí)間發(fā)起數(shù)據(jù)傳輸請(qǐng)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(duì)方狀態(tài)，因?yàn)橥瑫r(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)產(chǎn)生沖突而導(dǎo)致無法解碼，就出現(xiàn)了WLAN隱藏節(jié)點(diǎn)問題。802.11協(xié)議定義了RTS/CTS機(jī)制來解決隱藏節(jié)點(diǎn)沖突問題?！?〕同一AP下的終端間不可見區(qū)域內(nèi)關(guān)聯(lián)的終端由于距離較遠(yuǎn)或者屏蔽較重而互相監(jiān)測(cè)不到信號(hào)收發(fā)，終端1在向AP發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，終端3也可能因?yàn)楸O(jiān)測(cè)不到終端1的發(fā)射信號(hào)而同時(shí)向AP發(fā)送數(shù)據(jù)，這時(shí)在AP側(cè)接收無線信號(hào)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(cè)彼此信號(hào)，且存在穿插覆蓋范圍時(shí)，在穿插覆蓋范圍內(nèi)有終端上網(wǎng)時(shí)，同頻AP也互為隱藏節(jié)點(diǎn)。兩個(gè)AP存在穿插覆蓋區(qū)域，但AP間無法監(jiān)測(cè)到彼此的信號(hào)。而同時(shí)向終端發(fā)送數(shù)據(jù)，在終端側(cè)形成沖突。(3)RTS/CTS機(jī)制來解決隱藏節(jié)點(diǎn)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(yīng)答CTS，阻止在AP覆蓋范圍內(nèi)的所有站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)〔但不包括終端1〕。當(dāng)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(diǎn)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(huì)有同一AP下不同終端互為隱藏節(jié)點(diǎn)問題，也可能AP與AP互為隱藏節(jié)點(diǎn)。也有可能有傳統(tǒng)設(shè)備，有其無法識(shí)別解調(diào)出的幀格式，需要進(jìn)展保護(hù)。AP建立BSS前，進(jìn)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(cè)到有新的BSS操作在輔信道上，改變信道或信道寬度應(yīng)用場(chǎng)景：AP檢測(cè)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(duì)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(diǎn)都支持的新信道，AP使用信標(biāo)幀或探測(cè)響應(yīng)幀中的Extendchannelswitchannouncementelement通知連接站點(diǎn)在將來某時(shí)刻要移到新信道上或會(huì)改變操作帶寬寬度，也可以發(fā)送一個(gè)或多個(gè)包含Extendchannelswitchannouncementelement的Extendchannelswitchannouncementframe使用的幀：信標(biāo)幀或探測(cè)響應(yīng)幀或Extendchannelswitchannouncementframe信道切換時(shí)，AP通過設(shè)置channelswitchmodefield為1強(qiáng)制BSS中的站點(diǎn)停頓傳輸。缺點(diǎn)：強(qiáng)制停頓傳輸，假設(shè)在OFDMA下信道切換，正在傳輸?shù)目赡懿恢挂粋€(gè)站點(diǎn)，切換前，停頓傳輸，業(yè)務(wù)中斷；切換信道后，重新進(jìn)展資源分配分相共存操作〔PCO〕應(yīng)用場(chǎng)景：PCO使得一個(gè)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(yùn)行缺點(diǎn):開銷和可能的實(shí)時(shí)效勞中斷時(shí)域：預(yù)留時(shí)間，時(shí)間共享信道頻域：BSS間都切換到窄帶，頻譜共享功率調(diào)整：天線MU-RTSMU-RTSCTS-MAP1STA123CTS-MSTAsinBSS1AP1STA123M-BA