WIFI系列协议--802.11h--5GHz频段扩展频谱和传输功率管理--欧洲
1.概述
定义动态频率选择(DFS)和传输功率控制(TPC)机制，这些机制可用于满足欧洲5 GHz频段运行的监管要求。
2.定义
| 名称 | 说明 |
|---|---|
| dynamic frequency selection(DFS) | 要求满足某些管制领域对雷达探测和5 GHz波段均匀信道扩展的要求的设施。这些设施也可以用于其他目的，例如自动频率规划。 |
| dynamic frequency selection (DFS) owner | 独立基本业务集中(IBSS)的一个站(STA)，负责在雷达探测到在一个信道中工作后选择下一个信道。由于IBSSs的特性，不能保证在任何特定时间都有一个DFS所有者，并且协议在这种情况下是健壮的。 |
| effective isotropic radiated power (EIRP) | 按各向同性(全向)辐射体计算的发射信号的等效功率。通常情况下，EIRP等于发射机功率和天线增益的乘积(由发射机和天线之间的耦合损耗减少)。 |
| 5 GHz band in Europe | 指在CEPT管理范围内允许无线局域网(WLAN)运行的5 GHz至6 GHz之间的19个20 MHz信道。 |
| link margin | 接收到的信号功率与电台(STA)要求的最小值的比值。STA可以将速率信息和信道条件(包括干扰)纳入其链路裕度的计算中。计算链接裕度的具体算法取决于实现。 |
| receive power | 在天线连接器处测量的平均功率。 |
| received power indicator (RPI) | 接收功率电平的量化测量，如在天线连接器上所见。 |
| transmit power | 各向同性有效辐射功率(EIRP)指在这样规定的国家运行的5 GHz 802.11TM正交频分多路复用(OFDM)物理层(PHY)。 |
| transmit power control (TPC) | 要求满足某些法规领域的要求，以便在5 GHz波段实现最大传输功率和传输功率降低的设施。这些设备也可以用于其他目的，例如，减少干扰，范围控制，减少功耗。 |
| uniform spreading | 根据ERC/DEC/(99)23对通道选择机制的监管要求，该机制在监管域的最小通道集上提供统一的负载。 |
3.缩写和首字母缩写
| 缩写 | 全称 |
|---|---|
| DFS | dynamic frequency selection |
| RLAN | radio local area network |
| RPI | receive power indicator |
| TPC | transmit power control |
4.一般描述
服务概览
IEEE 802.11规定了9种服务。其中六项服务用于支持站与站之间的介质访问控制(MAC)服务数据单元(MSDU)传输(STAs)。其中三个服务用于控制IEEE 802.11 LAN访问和机密性。其中两个服务用于提供频谱管理。
频谱管理服务
需要两个服务来满足某些监管领域对5 GHz频段操作的要求。这些服务被称为发射功率控制(TPC)和动态频率选择(DFS)。
TPC
ERC/DEC/(99)23要求在5 GHz频段上运行的无线电局域网(RLANs)使用发射机功率控制，包括规定最大发射功率和每个允许信道的缓解要求，以减少对卫星服务的干扰。TPC服务用于满足这一法规要求。TPC服务提供以下服务:
– 基于STAs功率能力，将STAs与基本服务集中的接入点(AP)相关联。
– 当前信道的调节和本地最大传输功率电平的规范。
– 在规定要求的约束下，为信道中的每个传输选择传输功率。
– 根据一系列信息(包括路径损耗和链路裕度估计)调整传输功率。
DFS
ERC/DEC/(99)23要求在5 GHz频段运行的rlan实现一种机制，以避免与雷达系统的同信道操作，并确保可用信道的统一使用。DFS服务用于满足这些法规要求。DFS服务提供以下服务:
– 基于STAs支持的通道，将STAs与BSS中的AP关联。
– 使当前通道静默，以便测试雷达的存在，减少干扰其他STAs。
– 在使用信道之前和在信道中工作时对雷达的信道进行测试。
– 检测到雷达在当前通道后停止操作，以避免与雷达相干扰。
– 检测雷达在当前和其他渠道的监管要求。
– 要求并报告当前和其他渠道的测量结果。
– 选择并公告新信道，以协助一个BSS或独立的BSS (IBSS)在雷达检测后的迁移。
5.帧格式
个别帧类型的格式
Beacon帧格式
| Order | Information | Notes |
|---|---|---|
| 11 | Country | The Country information element shall be present when dot11MultiDomainCapabilityEnabled is true or dot11SpectrumManagementRequired is true. |
| 14 | Power Constraint | Power Constraint element shall be present if dot11SpectrumManagementRequired is true. |
| 15 | Channel Switch Announcement | Channel Switch Announcement element may be present if dot11SpectrumManagementRequired is true. |
| 16 | Quiet | Quiet element may be present if dot11SpectrumManagementRequired is true. |
| 17 | IBSS DFS | IBSS DFS element shall be present if dot11SpectrumManagementRequired is true in an IBSS. |
| 18 | TPC Report | TPC Report element shall be present if dot11SpectrumManagementRequired is true. |
Association请求帧格式
| Order | Information | Notes |
|---|---|---|
| 6 | Power Capability | The Power Capability element shall be present if dot11SpectrumManagementRequired is true. |
| 7 | Supported Channels | The Supported Channels element shall be present if dot11SpectrumManagementRequired is true. |
Reassociation请求帧格式
| Order | Information | Notes |
|---|---|---|
| 7 | Power Capability | The Power Capability element shall be present if dot11SpectrumManagementRequired is true. |
| 8 | Supported Channels | The Supported Channels element shall be present if dot11SpectrumManagementRequired is true. |
Probe响应帧格式
| Order | Information | Notes |
|---|---|---|
| 10 | Country | Included if dot11MultiDomainCapabilityEnabled or dot11SpectrumManagementRequired is true. |
| 11 | FH Parameters | FH Parameters, as specified in 7.3.2.10, may be included if dot11MultiDomainCapabilityEnabled is true. |
| 12 | FH Pattern Table | FH Pattern Table information, as specified in 7.3.2.11, may be included if dot11MultiDomainCapability-Enabled is true. |
| 13 | Power Constraint | Shall be included if dot11SpectrumManagementRequired is true. |
| 14 | Channel Switch Announcement | May be included if dot11SpectrumManagementRequired is true. |
| 15 | Quiet | May be included if dot11SpectrumManagementRequired is true. |
| 16 | IBSS DFS | Shall be included if dot11SpectrumManagementRequired is true in an IBSS. |
| 17 | TPC Report | Shall be included if dot11SpectrumManagementRequiredis true. |
| 18 | Reserved | |
| 19 | ERP Information | The ERP Information element is present within Beacon frames generated by STAs using ERP PHYs and is option-ally present in other cases. |
| 20 | Extended Supported Rates | The Extended Supported Rates element is present when-ever there are more than eight supported rates, and it is optional otherwise. |
| 21-n | Requested information elements | Elements requested by the Re |
Action帧格式
| Order | Information |
|---|---|
| 1 | Action |
管理帧主体部分
Fixed fields
Capability Information field
能力信息字段的长度为2字节。能力信息字段由以下子字段组成:extended service set (ESS), IBSS, contention-free (CF)-Pollable, CF-Poll Request,Privacy, Short Preamble, Packet Binary Convolutional Code (PBCC), Channel Agility, Spectrum
Management, Short Slot Time, and DSSS-OFDM。
| ESS | IBSS | CF Pollable | CF-Poll Request | Privacy | Short Preamble | PBCC | Channel Agility | Spectrum Mgmt | Reserved | Short Slot Time | Reserved | DSSS-OFDM | Reserved |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| B0 | B1 | B2 | B3 | B4 | B5 | B6 | B7 | B8 | B9 | B10 | B11-B12 | B13 | B14-B15 |
如果STA的dot11SpectrumManagementRequired为真，STA应将能力信息字段中的频谱管理子字段设置为1;否则设为0。
Reason Code field
| Reason code | Meaning |
|---|---|
| 10 | Disassociated because the information in the Power Capability element is unacceptable |
| 11 | Disassociated because the information in the Supported Channels element is unacceptable |
| 1012–65 535 | Reserved |
Status Code field
| Status code | Meaning |
|---|---|
| 22 | Association request rejected because Spectrum Management capability is required |
| 23 | Association request rejected because the information in the Power Capability element is unacceptable |
| 24 | Association request rejected because the information in the Supported Channels element is unacceptable |
| 2225–65535 | Reserved |
Action field
操作字段提供了指定扩展管理操作的机制。
| Category | Action Details |
|---|---|
| 1 | variable |
| Name | Value | See subclause |
|---|---|---|
| Spectrum management | 0 | 0 7.4.1 |
| Reserved | 1–127 | ---- |
| Error | 128–255 | — |
Information elements
| Information element | Element ID |
|---|---|
| Reserved | 17–31 |
| Power Constraint | 32 |
| Power Capability | 33 |
| TPC Request | 34 |
| TPC Report | 35 |
| Supported Channels | 36 |
| Channel Switch Announcement | 37 |
| Measurement Request | 38 |
| Measurement Report | 39 |
| Quiet | 40 |
| IBSS DFS | 41 |
| ERP Information | 42 |
| Reserved | 43–49 |
| Extended Supported Rates | 50 |
| Reserved | 51–255 |
Power Constraint element
功率约束元素包含允许STA确定当前信道中本地最大传输功率所需的信息。
| Element ID | Length | Local Power Constraint |
|---|---|---|
| 1byte | 1byte | 1byte |
长度字段应设置为1。本地功率约束字段应设置为允许在当前通道中满足缓解需求的值。字段被编码为以分贝为单位的无符号整数。因此，信道的本地最大发射功率定义为Country元素中为信道指定的最大发射功率水平减去为信道指定的本地功率约束中的Power Constraint元素。
Power Capability element
功率能力元素指定STA在当前信道中能够传输的最小和最大传输功率。
| Element ID | Length Minimum Transmit Power Capability | Maximum Transmit Power Capability |
|---|---|---|
| 1byte | 1byte | 1byte |
长度字段应设置为2。最小发射功率能力域应设置为STA在当前信道中能够发射的最小额定发射功率，允许偏差为±5 dB。该字段被编码为一个有符号整数，以1mw的分贝为单位。最大发射功率能力域应设置为STA在当前信道中能够发射的额定最大发射功率，容差为±5 dB。该字段被编码为一个有符号整数，以1mw的分贝为单位。
TPC Request element
TPC请求元素包含一个请求，请求STA使用TPC报告元素报告传输功率和链接边界信息。
TPC Report element
TPC报告元素包含响应TPC请求元素而发送的发送功率和链接边界信息。TPC报告元素包括在信标帧或探针响应帧中，而没有相应的请求。
| Element ID | Length | Transmit Power | Link Margin |
|---|---|---|---|
| 1byte | 1byte | 1byte | 1byte |
传输功率场应设置为用于传输包含TPC报告元素的帧的传输功率。该字段被编码为一个有符号整数，以1mw的分贝为单位。TPC响应单元中报告的发射功率值的最大公差为±5 dB。这个误差被定义为，在分贝之间的差异，报告的功率值和实际的EIRP的STA。
Supported Channels element
支持的通道元素包含通道子带的列表：
| Element ID | Length | First Channel Number | Number of Channels |
|---|---|---|---|
| 1byte | 1byte | 1byte | 1byte |
长度字段是可变的，它取决于元素中包含的子频带的数量，子频带由第一个信道数对定义。第一个信道号字段应设置为所支持信道子频带中的第一个信道。通道数字段应设置为支持通道的子频带内的通道数。支持的Channels元素包括在关联请求帧中，以及重新关联请求帧。
Channel Switch Announcement element
通道切换通知元素由BSS中的AP或IBSS中的STA使用，用于通知何时切换到新通道和新通道的通道号。
| Element ID | Length | Channel Switch Mode | New Channel Number | Channel Switch Count |
|---|
通道切换模式字段指示在通道切换之前的任何传输限制。BSS中的AP或IBSS中的STA应在传输时将通道切换模式字段设置为0或1。将信道切换模式设置为1意味着BSS中包含该元素的帧的STA在预定的信道切换之前不能在BSS中传输其他帧。IBSS中的STA可以将设置为1的通道切换模式字段视为通知。设置为0的信道切换模式对接收STA没有任何要求。
新的通道号字段应设置为STA移动到的通道号。通道开关计数字段要么设置为目标信标传输次数(TBTTs)，直到STA发送通道开关通知元素切换到新通道，要么设置为0。值1表示切换将紧接在下一个TBTT之前发生。值0表示在传输了包含该元素的帧之后的任何时间都将发生切换。
Measurement Request element
测量请求元素包含一个请求，该请求要求接收STA进行指定的测量操作。
| Element ID | Length | Measurement Token | Measurement Request Mode | Measurement Type | Measurement | Request |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1byte | 1byte | 1byte | 1byte | 1byte | variable |
Basic request
测量请求元素中的测量类型可以指示基本请求。对基本请求的响应是一个基本报告。对于BSS中的STA来说，如果从其关联的AP接收到一个基本请求，则必须生成一个基本报告来响应该基本请求。
| Channel Number | Measurement Start Time | Measurement Duration |
|---|---|---|
| 1byte | 8byte | 2byte |
通道编号字段应设置为适用于测量请求的通道编号。测量开始时间字段应当设置为定时同步函数(TSF)定时器的时间(±32μs)要求基本要求测量应开始。值为0表示它应该立即启动。测量持续时间字段应设置为所请求的测量持续时间，以时间单位(TUs)表示。
CCA request
测量请求元素中的测量类型可以指示CCA请求。对CCA请求的响应是CCA报告。STA在响应CCA请求时生成CCA报告是可选的。
| Channel Number | Measurement Start Time | Measurement Duration |
|---|---|---|
| 1byte | 8byte | 2byte |
通道编号字段应设置为适用于测量请求的通道编号。测量开始时间字段应当设置为当时的TSF(±32μs)的测量应当要求CCA请求。值为0表示它应该立即启动。测量持续时间字段应设置为所请求的测量持续时间，以TUs表示。
RPI histogram request
测量请求元素中的度量类型可以指示RPI直方图请求。对RPI直方图请求的响应是一个RPI直方图报告。对于STA来说，响应RPI直方图请求生成RPI直方图报告是可选的。
| Channel Number | Measurement Start Time | Measurement Duration |
|---|---|---|
| 1byte | 8byte | 2byte |
通道编号字段应设置为适用于测量请求的通道编号。测量开始时间字段应当设置为当时的TSF(±32μs)的测量应当要求零售物价指数直方图请求。值为0表示它应该立即启动。测量持续时间字段应设置为所请求的测量持续时间，以TUs表示。
Measurement Report element
测量报告元素包含一个度量报告。
| Element ID | Length | Measurement Token | Measurement Report Mode | Measurement Type | Measurement Report |
|---|---|---|---|---|---|
| 1byte | 1byte | 1byte | 1byte | 1byte | variable |
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