Beacon ram

802.11 Beacon ram

Beacon frame är en av hanteringsramarna i IEEE 802.11- baserade WLAN. Den innehåller all information om nätverket. Beacon-ramar sänds periodiskt, de tjänar till att meddela närvaron av ett trådlöst LAN och för att synkronisera medlemmarna i tjänsteuppsättningen. Beacon-ramar sänds av åtkomstpunkten (AP) i en infrastructure Basic Service Set (BSS). I IBSS-nätverk distribueras beacongenerering mellan stationerna. För 2,4 GHz-spektrumet, när man har mer än 15 SSID på icke-överlappande kanaler (eller fler än 45 totalt), börjar beacon-ramar att förbruka en betydande mängd sändningstid och försämra prestandan även när de flesta nätverk är inaktiva.

Komponenter

Beacon frames består av en 802.11 MAC header, body och FCS . Några av fälten i brödtexten listas nedan.

Tidsstämpel: Efter att ha mottagit beacon-ramen ändrar alla stationer sina lokala klockor till denna tid. Detta hjälper till med synkronisering.
Beacon-intervall: Detta är tidsintervallet mellan beacon-sändningar. Tiden då en nod (AP, station i ad hoc- eller P2P GO-läge) måste skicka en beacon kallas Target Beacon Transmission Time (TBTT). Beacon-intervall uttryckt i tidsenhet (TU) . Det är en konfigurerbar parameter i AP och vanligtvis konfigurerad som 100 TU.
Kapacitetsinformation: Kapacitetsinformationsfältet sträcker sig till 16 bitar och innehåller information om enhetens/nätverkets förmåga. Typ av nätverk såsom ad hoc- eller infrastrukturnätverk signaleras i detta fält. Förutom denna information tillkännager den stödet för polling, såväl som krypteringsdetaljerna .

Infrastrukturnätverksåtkomstpunkter skickar beacons med ett definierat intervall, som ofta är inställt på standardvärdet 100 TU vilket motsvarar 102,4 ms. I fallet med ett ad hoc-nätverk där det inte finns några åtkomstpunkter är en peer-station ansvarig för att skicka beaconen. Efter att en ad hoc-station tagit emot en beacon-ram från en peer, väntar den en slumpmässig tid. Efter att den slumpmässiga timeouten har löpt ut kommer den att skicka en beacon-ram om inte en annan station redan har skickat en. På detta sätt roteras ansvaret för att skicka beacon-ramar mellan alla peers i ad hoc-nätverket, samtidigt som man säkerställer att beacons alltid kommer att skickas.

De flesta åtkomstpunkter tillåter ändring av beaconintervallet. Att öka beacon-intervallet kommer att göra att beacons sänds mer sällan. Detta minskar belastningen på nätverket och ökar genomströmningen för klienter på nätverket; det har emellertid den oönskade effekten att det fördröjer associations- och roamingprocesser eftersom stationer som söker efter accesspunkter potentiellt kan missa en beacon medan de avsöker andra kanaler. Alternativt kan en minskning av beaconintervallet göra att beacons skickas oftare. Detta ökar belastningen på nätverket och minskar genomströmningen för användarna, men det resulterar i en snabbare associerings- och roamingprocess. En ytterligare nackdel med att minska beaconintervallet är att stationer i energisparläge kommer att förbruka mer ström eftersom de måste vakna oftare för att ta emot beacons.

Att inspektera ett inaktivt nätverk med paketövervakningsverktyg som tcpdump eller Wireshark skulle visa att den mesta trafiken på nätverket består av beacon-ramar, med ett fåtal icke- 802-11 -paket inblandade, såsom DHCP -paket. Om användare gick med i nätverket skulle svar på varje beacon börja dyka upp, tillsammans med vanlig trafik som genereras av användarna.

Stationer måste schemalägga beacon-sändning med det nominella beacon-intervallet. Sändningen kan dock drabbas av vissa förseningar på grund av kanalåtkomsten. Liksom andra ramar måste beacons följa CSMA/CA -algoritmen. Detta betyder att om kanalen är upptagen (t.ex. en annan station sänder en ram) när beacon behöver skickas, måste den vänta. Detta innebär att det faktiska beaconintervallet kan skilja sig från det nominella beaconintervallet. Stationer kan dock kompensera för denna skillnad genom att inspektera tidsstämpeln i beacon-ramen när den slutligen skickas.

Fungera

Medan beacon-ramar orsakar vissa icke-triviala overhead för ett nätverk, är de avgörande för att ett nätverk ska fungera korrekt. Radio- NIC skannar i allmänhet alla RF- kanaler och söker efter beacons som meddelar närvaron av en närliggande åtkomstpunkt. När en radio tar emot en beacon-ram tar den emot information om det nätverkets kapacitet och konfiguration, och kan då även tillhandahålla en lista över tillgängliga berättigade nätverk, sorterade efter signalstyrka. Detta gör att enheten kan välja att ansluta till det optimala nätverket.

Även efter att ha associerats med ett nätverk kommer radio-NIC att fortsätta att söka efter beacons. Detta har flera fördelar. För det första, genom att fortsätta söka efter andra nätverk, har stationen alternativa nätverk om den aktuella accesspunktens signal blir för svag för att fortsätta kommunikationen. För det andra, eftersom den fortfarande tar emot beacon-ramar från den för närvarande associerade åtkomstpunkten, kan enheten använda tidsstämplarna i dessa beacons för att uppdatera sin interna klocka. Beacons från den för närvarande associerade åtkomstpunkten informerar också stationer om förestående konfigurationsändringar, såsom förändringar i datahastigheten.

Slutligen gör beacons det möjligt för enheter att ha energisparlägen. Åtkomstpunkter kommer att hålla fast vid paket som är avsedda för stationer som för närvarande sover. I trafikindikeringskartan för en beacon-ram kan accesspunkten informera stationer om att de har ramar som väntar på leverans.