A camada da ligação de dados

A camada Ligação de dados da norma 802.11 é composta por duas sub-camadas: a camada de controlo da ligação lógica (Logical Link Control, notado LLC) e a camada de controlo de acesso ao apoio (Media Access Control, ou MAC).

A camada MAC define dois métodos de acesso diferentes :

• O método CSMA/CA, que utiliza oDistributed Coordination Function (DCF)
• O método Point Coordination Function (PCF)

O método de acesso CSMA/CA

Numa rede local Ethernet clássica, o método de acesso utilizado pelas máquinas é o CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect), no qual cada máquina é livre de comunicar a qualquer momento. Cada máquina que envia uma mensagem verifica se nenhuma outra mensagem foi enviada ao mesmo tempo por outra máquina. Se for o caso, as duas máquinas esperam durante um tempo aleatório antes de recomeçar a emitir.

Num ambiente sem fios, este método não é possível na medida em que as duas estações que comunicam com um receptor não se ouvem necessariamente mutuamente, devido ao seu raio de alcance. Assim, a norma 802.11 propõe um protocolo similar chamado CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance).

O protocolo CSMA/CA utiliza um mecanismo de evasão de colisão baseado num princípio de avisos de recepção recíprocos entre o emissor e o receptor:

A estação que quer emitir ouve a rede. Se a rede está engarrafada, a transmissão é diferida. No caso contrário, se os meios de comunicação estiverem livres durante um tempo dado (chamado DIFS para Distributed inter Frame Space), então a estação pode emitir. O receptor (geralmente, um ponto de acesso) responde um Clear To Send (CTS, significando o campo está livre para emitir), e seguidamente a estação começa a emissão dos dados.

Quando recebeu todos os dados emitidos pela estação, o receptor envia um aviso de recepção (ACK). Todas as estações vizinhas então então durante um tempo que consideram ser o necessário para a transmissão do volume de informação a emitir à velocidade anunciada.

Soma de controlo

A camada MAC do protocolo 802.11 oferece um mecanismo de controlo de erro que permite verificar a integridade das tramas. Trata-se de uma diferença fundamental com o padrão Ethernet. Com efeito, o Ethernet não propõe nenhum sistema de detecção ou correcção de erros, esta tarefa é deixada para os protocolos de transportes de nível superior (TCP).

Numa rede sem fios, a taxa de erro é mais elevada, é a razão pela qual um controlo de erro foi integrado a nível da camada ligação de dados. O controlo de erro baseia-se no seguinte polinómio de grau 32:

x32+x26+x23+x22+x16+x12+x10+x8+x7+x5+x4+x2+x+1

Fragmentação e remontagem

Por outro lado, a taxa de erro de transmissão nas redes sem fios aumenta geralmente com pacotes de dimensão considerável, é a razão pela qual a norma 802.11 oferece um mecanismo de fragmentação, permitindo recortar uma trama em vários pedaços (fragmentos).

Formato das tramas

O padrão 802.11 define o formato das tramas trocadas. Cada trama é constituída por uma rubrica (chamada MAC header, de um comprimento de 30 bytes), um corpo e um FCS (Frame Sequência Check) que permite a correcção do erro.

Eis a descrição destes campos :

• FC (Frame Controlo): este campo de dois bytes é constituído pelas informações seguintes:

• • Versão de protocolo : estes campos de 2 bits permitirão ter em conta as evoluções de versão do padrão 802.11. O valor é igual a zero para a primeira versão
  • Tipo e subtipo: estes campos, respectivamente de 2 e 4 bits, definem o tipo e subtipo das tramas explicadas no quadro abaixo. O tipo gestão corresponde aos pedidos de associação bem como as mensagens de anúncio do ponto de acesso. O tipo controlo é utilizado para o acesso aos meios de comunicação para pedir autorizações para emitir. Por último, o tipo dados refere-se ao envios de dados (a maior parte do tráfego da rede).
  • To DS: esta bit vale 1 quando a trama se destina ao sistema de distribuição (DS), vale zero nos outros casos. Qualquer trama enviada por uma estação com destino a um ponto de acesso possui assim um campo To DS posicionado em 1.
  • From DS: esta bit vale 1 quando a trama provém do sistema de distribuição (DS), vale zero nos outros casos. Assim, quando os dois campos To e From estão a zero, trata-se de uma comunicação directa entre duas estações (mode ad hoc).
  • More Fragments (fragmentos suplementares): permite d indicar (quando vale 1) que ainda há fragmentos a transmitir
  • Retry : esta bit especifica que o fragmento corrente é uma retransmissão de um fragmento previamente enviado (e certamente perdido)
  • Power Gestão (gestão de energia ): indica, quando é de 1, que a estação que enviou este fragmento entra em modo de gestão de energia
  • More Datar (gestão de energia) : esta bit, utilizada para o modo de gestão de energia, é utilizada pelo ponto de acesso para especificar a uma estação que tramas suplementares estão armazenadas em espera.
  • WEP : esta bit indica que o algoritmo de codificação WEP foi utilizado para codificar o corpo da trama.
  • Order (ordem): indica que a trama foi enviada utilizando a classe de serviço estritamente ordenada (Strictly-Ordered service class)
• Duração/ID : Este campo indica a duração de utilização do canal de transmissão.
• Campos endereços : uma trama pode conter até 3 endereços além do endereço de 48 bits
• Controlo de sequência : este campo permite distinguir os diversos fragmentos de uma mesma trama. É composto por dois sub-campos que permitem de reordenar os fragmentos:
  • O número de fragmento
  • O número de sequência
• CRC : uma soma de controlo que serve para verificar a integridade da trama.

Point Coordination Function (PCF)

O Point Coordination Function (PCF) é um modo de acesso controlado. Assenta na interrogação, uma a uma, das estações, ou polling, controlada pelo ponto de acesso. Uma estação pode emitir apenas se for autorizada e pode receber apenas se for seleccionada. Este método foi concebido para as aplicações em tempo real (vídeos, vozes) que necessitam uma gestão do prazo aquando das transmissões de dados.