WIFI基礎入門--802.11k--無線局域網絡頻譜測量

• 1.介紹
• 2.定義
• 3.縮寫和首字母縮寫
• 4.無線局域網無線電測量(Wireless LAN Radio Measurements)
• • 4.1 信標(Beacon)
  • 4.2 測量試驗(Measurement Pilot)
  • 4.3 幀(Frame)
  • 4.4 信道負載(Channel load)
  • 4.5 噪音直方圖(Noise histogram)
  • 4.6 STA統計(STA statistics)
  • 4.7 本地(Location)
  • 4.8 測量暫停(Measurement pause)
  • 4.9 鄰居報告(Neighbor report)
  • 4.10 鏈路測量(Link measurement)
  • 4.11 傳輸流/類別測量(Transmit stream/Category measurement)
  • 4.12 邏輯服務接口(Logical service interfaces)
  • 4.13 站點服務(Station service)
  • 4.14 服務概覽(Overview of the services)
  • 4.15 無線電測量服務(Radio measurement service)
• 5.幀格式(Frame formats)
• • 5.1 管理幀 (Management frames)
  • • 5.1.1 信標幀格式(Beacon frame format)
    • 5.1.2 關聯請求幀格式(Association Request frame format)
    • 5.1.3 關聯響應幀格式(Association Response frame format)
    • 5.1.4 重關聯請求幀格式(Reassociation Request frame format)
    • 5.1.5 重關聯響應幀格式(Reassociation Response frame format)
    • 5.1.6 探測請求幀格式(Probe Request frame format)
    • 5.1.7 探測響應幀格式(Probe Response frame format)
  • 5.2 管理框架(Management frame body components)
  • • 5.2.1 能力信息域(Capability Information field)
    • 5.2.2 行動域(Action field)
    • 5.2.3 測量導頻域(Measurement Pilot Interval field)
    • 5.2.4 最大發射功率場(Max Transmit Power field)
    • 5.2.5 發射功率用場(Transmit Power Used field)
  • 5.3 信息元素(Information elements)
  • • 5.3.1 請求信息元素(Request information element)
    • 5.3.2 TPC報表元素(TPC Report element)
    • 5.3.3 測量請求元素(Measurement Request element)
• 6.參考協議規范

1.介紹

無線電資源測量(Radio Resource Measurement)是下一代無線局域網(WLANs)的關鍵技術。廣播資源測量解決了使用未經許可的無線電環境中存在的一些問題以滿足新興技術的要求。此外，無線電資源測量提供了解無線電環境以提高性能和可靠性。現有的WLAN測量和有關它們的信息不足以進行下一代的WLAN，提出的無線電資源測量方法通過增加測量值測量以擴展WLANs的能力、可靠性和可維護性，并提供這些信息發送到通信堆棧的上層。此外，還需要新的應用程序可量化的無線電環境測量，以達到必要的性能。這些應用程序包括互聯網語音協議(VoIP)，視頻IP，本地基本應用以及作為需要緩解惡劣無線電環境的應用(多戶住宅、飛機、工廠、市政當局等等)。WLAN無線電資源測量涉及MAC、SME、MLME原語、MIB和上層的接口。無線電資源測量范圍是定義無線電測量和為無線電和網絡測量提供更高層次的機制。

2.定義

定義說明

access point (AP) reachability	如果預認證消息可以通過DS在STA和目標AP之間交換，則STA可以訪問AP。
antenna connector	STA中RF測量的參考測量點。天線連接器是STA體系結構中的一個點，代表用于無線電接收的接收器(天線的輸出)的輸入和用于無線電傳輸的天線的輸入(發射機的輸出)。在使用多個天線或天線陣列的系統中，天線連接器是一個虛擬點，表示多個天線的總輸出(或輸入)。在使用有源天線陣列進行處理的系統中，天線連接器是有源天線陣列的輸出，其中包括有源天線分系統的任何處理增益。
average noise power indicator (ANPI)	MAC表示信道空閑時的平均噪聲和干擾功率，由三種同步條件定義:1)虛擬CS機制表示空閑信道，2)STA不發送幀，3)STA不接收幀。
azimuth	電臺或無線電天線系統的主瓣的前表面的水平方向，從真北順時針方向測量。
basic service set (BSS) transition	在同一個ESS中，STA從一個BSS移動到另一個BSS
extended service set (ESS) transition	一個STA從一個ESS中的一個BSS移動到另一個不同ESS中的BSS。
idle power indicator (IPI)	當STA空閑時，在接收天線連接器的信道中測量的總信道功率(噪聲和干擾)的物理量，既不發送也不接收幀。
LCI subject local	當LCI請求用于請求STA的位置時使用的術語，即當提出請求的STA詢問“我在哪里?”
LCI subject remote	當LCI請求時使用的術語是報告STA的位置，即。當提出請求的STA詢問“你在哪里?”
location configuration information (LCI)	包括緯度、緯度和海拔，每個都有分辨率指示器。
neighbor AP	任何可能成為服務集轉換候選的AP。
non-operating channel	一種信道，它不是STA所屬的BSS或IBSS的工作信道。
operating channel	操作信道是BSS的服務AP用來傳輸信標的信道。在IBSS中，操作信道是IBSS DFS所有者用來傳輸信標的信道。
received channel power indicator (RCPI)	接收到的IEEE 802.11 TM幀在信道和用于接收幀的天線連接器上測量的總信道功率(信號、噪聲和干擾)的指示。
received signal to noise indicator (RSNI)	接收到的ieee802.11幀的信噪比和干擾比的指示。RSNI的定義是接收信號功率(RCPI-ANPI)與噪聲加干擾功率(ANPI)的比值，該比值在用于接收幀的信道和天線連接器上測量。
service set transition	一個STA運動從一個BSS到另一個BSS，即要么是BSS轉換，要么是ESS轉換。
serving AP	與STA相關聯的AP。
validated AP	已顯式配置為鄰居或通過信標報告等機制學習的AP。
wildcard BSSID	一個特殊的BSSID值(所有二進制1)，用于表示所有BSSID。
wildcard SSID	一個特殊的SSID值(null)，用于表示所有SSID。

3.縮寫和首字母縮寫

縮寫全稱

ANPI	平均噪聲功率指示器(average noise power indicator)
IPI	空載功率指示器(idle power indicator)
LCI	位置配置信息(location configuration information)
RCPI	接收信道功率指示器(received channel power indicator)
RFC	注釋請求(request for comments)
RSNI	接收信噪比指示器(received signal to noise indicator)
TMPTT	目標測量飛行員發射時間(target measurement pilot transmission time)
VoIP	Internet語音協議(voice over Internet Protocol)

4.無線局域網無線電測量(Wireless LAN Radio Measurements)

無線局域網(WLAN)的無線電測量使STAs能夠了解所處的無線電環境并且能夠觀察和收集有關無線電鏈路性能的數據以及廣播環境。STA可以選擇在本地進行測量，或可能被另一個STA要求進行一次或多次測量并返回結果。無線電測量提供數據給STA管理層和它所在的可用于一系列應用程序上層協議層。通過測量，可以更好地調整STA操作適應無線電環境。無線電資源測量服務包括擴展的測量，通過提供跨區域的標準度量，WLANs的能力，可靠性和可維護性并將結果測量數據提供給通信堆棧中的上層。
除了提供標準測量和向上層傳遞測量信息外，有一些應用需要可量化的無線電環境測量來達到必要的性能水平。解決移動技術的需求，如VoIP和視頻流、無線電可以使用諸如通道負載請求/報告和鄰居請求/報告之類的度量來收集數據預先切換信道，它可以極大地加快相同ESS中單元之間的切換。通過訪問和使用這些信息，STAs(無論是在APs中還是在各個設備中)可以生成關于利用可用頻譜、功率和帶寬的最有效方法的智能決策為其所需的通信。
請求/報告的測量方法如下:
— Beacon
— Frame
— Channel Load
— Noise Histogram
— STA Statistics
— Location Configuration Information
— Neighbor Report
— Link Measurement
— Transmit Stream/Category Measurement
只接受請求的機制是:
— Measurement Pause
只提供報告的機制為:
— Measurement Pilot

這些測量機制為STA提供了管理和查詢其無線電的能力環境，并對其效率做出適當的評估。這是第一步使WLAN智能，并能夠做出適當的決定，以實現快速過渡，實現網絡連接，以及用于管理所有無線設備的無線電環境。

4.1 信標(Beacon)

信標請求/報告對使STA能夠從另一個STA請求中獲取一個或多個信道上接收的APs列表，可以通過主動模式(如主動掃描)、被動模式(如被動掃描)或信標表模式進行測量。如果測量請求被接收并處于被動模式，則設置持續時間計時器，并且測量STA監視所請求的信道、測量信標、探針響應和接收信道功率指示器(RCPI)，并記錄在測量持續時間內接收到的所有信標、探針響應和測量導頻。如果處于主動模式的測量要求，測量STA發送探測請求在請求的通道的測量時間，然后監視請求通道，測量信標，探針響應，接收信道功率指示器(RCPI)和記錄所有的信標，探測器響應和測量飛行員在測量時間內收到。如果請求是信標表模式，那么測量STA將返回一個信標報告，其中包含所請求的SSID和BSSID支持的任何通道的任何存儲信標信息的當前內容，而不執行額外的度量。

4.2 測量試驗(Measurement Pilot)

該測量導頻幀是由相對于信標間隔的小間隔的AP周期性傳輸的緊湊動作幀。測量導頻幀提供信標幀中提供的信息的子集，比信標更小，并且比信標更頻繁地傳送。測量導向架的目的是幫助STA進行掃描。

4.3 幀(Frame)

幀請求/報告對返回所有通道流量的圖片和在STA收到的所有幀的計數。對于每個獨特的發送端地址，STA將報告發送端地址，從該發送端接收到的幀數，這些幀的接收平均功率指示器(RCPI)和發送端的BSSID。

4.4 信道負載(Channel load)

信道負載請求/報告對返回由測量STA觀察到的通道利用率測量。

4.5 噪音直方圖(Noise histogram)

噪聲直方圖請求/報告對通過采樣信道返回非IEEE 802.11噪聲功率的功率直方圖測量，當虛擬載波檢測顯示空閑且STA既不發送也不接收幀時。

4.6 STA統計(STA statistics)

STA統計數據請求/報告對返回STA計數器和BSS平均訪問延遲的值組。STA計數器組值包括:傳輸片段，多播傳輸幀計數，計數失敗，重試計數，多個重試計數，幀重復計數，請求發送成功(RTS)計數，RTS失敗數，確認(ACK)失敗，收到片段數，多播幀計數，FCS錯誤計數和傳輸幀計數。BSS平均訪問延遲組值包括:AP平均訪問延遲，每個訪問類別的平均訪問延遲，相關的STA計數和通道利用率STA統計數據。

4.7 本地(Location)

位置請求/報告對根據緯度、經度和高度返回請求的位置。它包括高度類型如樓層，并允許各種報告決議。請求的位置可能是請求者的位置或報告STA的位置。

4.8 測量暫停(Measurement pause)

度量暫停請求已經定義，但是這個請求沒有返回任何報告。測量暫停允許在一個測量請求幀內的一個系列中提供的單個測量的執行之間包含一個量化的延遲。當重復測量請求幀時，作為幀中的最后一個測量的測量暫停提供了對測量周期的控制。

4.9 鄰居報告(Neighbor report)

鄰居報告請求被發送到一個AP，該AP返回一個鄰居報告，其中包含關于作為服務集轉換候選的已知鄰居APs的信息。鄰居報告包含來自MIB中關于鄰居APs的表dot11RRMNeighborReportTable的信息。這個請求/報告對使STA能夠獲得關于相關AP的鄰居的信息，以用作潛在的漫游候選對象。

4.10 鏈路測量(Link measurement)

鏈路測量請求/報告交換提供了STA到STA鏈路的RF特性的測量，該度量表示鏈接的瞬時質量。

4.11 傳輸流/類別測量(Transmit stream/Category measurement)

傳輸流/類別度量是一個請求/報告對，它使QoS STA能夠查詢它們之間正在進行的流量流鏈路的狀況。傳輸流/類別度量報告提供了已測量的流量流的傳輸端性能度量。發射流/類別測量請求中包含的觸發條件可以在檢測到觸發條件后啟動已觸發的發射流/類別測量報告。

4.12 邏輯服務接口(Logical service interfaces)

a) Authentication
b) Association
c) Deauthentication
d) Disassociation
e) Distribution
f) Integration
g) Data confidentiality
h) Reassociation
i) MSDU delivery
j) DFS
k) TPC
l) Higher layer timer synchronization (QoS facility only)
m) QoS traffic scheduling (QoS facility only)
n) Radio measurement

4.13 站點服務(Station service)

a) Authentication
b) Deauthentication
c) Data confidentiality
d) MSDU delivery
e) DFS
f) TPC
g) Higher layer timer synchronization (QoS facility only)
h) QoS traffic scheduling (QoS facility only)
i) Radio measurement

4.14 服務概覽(Overview of the services)

IEEE Std 802.11規定了許多服務。其中6個服務用于支持STAs之間的介質訪問控制(MAC)服務數據單元(MSDU)傳遞，其中三個服務用于控制IEEE 802.11 LAN的訪問和機密性，其中兩個服務用于提供頻譜管理，其中一個服務為具有QoS要求的LAN應用程序提供支持，另一個服務提供了對高層計時器同步的支持，其中一項服務用于無線電測量。

4.15 無線電測量服務(Radio measurement service)

無線電測量服務提供以下服務:
–在支持的頻道請求和報告無線電測量的能力。
–在支持的頻道中執行無線電測量的能力。
–上層應用程序的接口，檢索無線電測量使用MLME原語和/或MIB訪問。
–關于鄰居APs的信息。

5.幀格式(Frame formats)

5.1 管理幀 (Management frames)

5.1.1 信標幀格式(Beacon frame format)

子類型信標管理幀的幀體包含表7-8所示的信息。如果dot11MultiDomainCapabilityEnabled屬性為true，則STA應在信標幀的傳輸中包含國家信息元素。可選地，信標幀格式還可以包括FH參數和FH模式表元素中的一個或兩個描述的信息。如果同時發送跳頻參數和跳頻模式表元素，則應描述相同的跳頻模式。注意，FH參數和FH模式表元素中描述的信息也可能包含在探測響應幀中。信標幀主體部分查看[802.11k-2008 Table 7-8 ]。

5.1.2 關聯請求幀格式(Association Request frame format)

主體部分查看[802.11k-2008 Table 7-10 ]。

5.1.3 關聯響應幀格式(Association Response frame format)

主體部分查看[802.11k-2008 Table 7-11 ]。

5.1.4 重關聯請求幀格式(Reassociation Request frame format)

主體部分查看[802.11k-2008 Table 7-12 ]。

5.1.5 重關聯響應幀格式(Reassociation Response frame format)

主體部分查看[802.11k-2008 Table 7-13 ]。

5.1.6 探測請求幀格式(Probe Request frame format)

主體部分查看[802.11k-2008 Table 7-14 ]。

5.1.7 探測響應幀格式(Probe Response frame format)

主體部分查看[802.11k-2008 Table 7-15 ]。

5.2 管理框架(Management frame body components)

5.2.1 能力信息域(Capability Information field)

主體部分查看[802.11k-2008 Figure 7-22 ]。
當MIB屬性dot11RadioMeasurementEnabled為真時，STA將能力信息字段中的無線電測量子字段設置為1，否則設置為0。

5.2.2 行動域(Action field)

主體部分查看[802.11k-2008 Table 7-24 ]。

5.2.3 測量導頻域(Measurement Pilot Interval field)

測量導頻間隔字段表示目標測量導頻傳輸時間(TMPTTs)之間的時間單位(TUs)的數量。測量導頻域的長度為1個八位元。
主體部分查看[802.11k-2008 Figure 7-36a]。

5.2.4 最大發射功率場(Max Transmit Power field)

最大發射功率場為2的帶符號整數，長度為1個八位元，提供了在天線連接器輸出處測量的發射功率的上限，單位為dBm

由當前信道上的AP使用。最大發射功率場報告值的最大容差為5 dB。最大發射功率場的值應小于或等于當前信道的最大調節功率值。主體部分查看[802.11k-2008 Figure 7-36b]。

5.2.5 發射功率用場(Transmit Power Used field)

所使用的發射功率為2的帶符號整數，長度為1個八位元。它應小于或等于最大發射功率，并表示在發射包含發射的幀時，在天線連接器的輸出端使用STA測量的實際功率(以dBm為單位)
功率的使用領域。發射功率使用值是在發送所包含的幀之前的任何時間確定的，其容錯為±5 dB。主體部分查看[802.11k-2008 Figure 7-36c]。

5.3 信息元素(Information elements)

5.3.1 請求信息元素(Request information element)

STA應只返回它所支持的那些信息元素。在格式不正確的請求信息元素中，STA可以忽略被請求的第一個信息元素，該信息元素的順序不正確，并且可以忽略請求的所有后續信息元素。在探測響應幀中，STA應按照探測請求幀的請求信息元素中請求的順序返回所請求的信息元素。

5.3.2 TPC報表元素(TPC Report element)

TPC報告元素包含響應TPC請求元素或鏈路測量請求幀而發送的傳輸功率和鏈路裕度信息。在沒有相應請求的信標幀或探測響應幀中包含TPC報告元素。主體部分查看[802.11k-2008 Figure 7-55]。

5.3.3 測量請求元素(Measurement Request element)

6.參考協議規范

IEEE 802.11k-2008

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總結

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