WIFI基础入门--802.11k--无线局域网络频谱测量

1.介绍

无线电资源测量(Radio Resource Measurement)是下一代无线局域网(WLANs)的关键技术。广播资源测量解决了使用未经许可的无线电环境中存在的一些问题以满足新兴技术的要求。此外，无线电资源测量提供了解无线电环境以提高性能和可靠性。现有的WLAN测量和有关它们的信息不足以进行下一代的WLAN，提出的无线电资源测量方法通过增加测量值测量以扩展WLANs的能力、可靠性和可维护性，并提供这些信息发送到通信堆栈的上层。此外，还需要新的应用程序可量化的无线电环境测量，以达到必要的性能。这些应用程序包括互联网语音协议(VoIP)，视频IP，本地基本应用以及作为需要缓解恶劣无线电环境的应用(多户住宅、飞机、工厂、市政当局等等)。WLAN无线电资源测量涉及MAC、SME、MLME原语、MIB和上层的接口。无线电资源测量范围是定义无线电测量和为无线电和网络测量提供更高层次的机制。

2.缩写和首字母缩写

缩写	全称
ANPI	平均噪声功率指示器(average noise power indicator)
IPI	空载功率指示器(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	注释请求(request for comments)
RSNI	接收信噪比指示器(received signal to noise indicator)
TMPTT	目标测量飞行员发射时间(target measurement pilot transmission time)
VoIP	Internet语音协议(voice over Internet Protocol)

3.无线局域网无线电测量(Wireless LAN Radio Measurements)

无线局域网(WLAN)的无线电测量使STAs能够了解所处的无线电环境并且能够观察和收集有关无线电链路性能的数据以及广播环境。STA可以选择在本地进行测量，或可能被另一个STA要求进行一次或多次测量并返回结果。无线电测量提供数据给STA管理层和它所在的可用于一系列应用程序上层协议层。通过测量，可以更好地调整STA操作适应无线电环境。无线电资源测量服务包括扩展的测量，通过提供跨区域的标准度量，WLANs的能力，可靠性和可维护性并将结果测量数据提供给通信堆栈中的上层。
除了提供标准测量和向上层传递测量信息外，有一些应用需要可量化的无线电环境测量来达到必要的性能水平。解决移动技术的需求，如VoIP和视频流、无线电可以使用诸如通道负载请求/报告和邻居请求/报告之类的度量来收集数据预先切换信道，它可以极大地加快相同ESS中单元之间的切换。通过访问和使用这些信息，STAs(无论是在APs中还是在各个设备中)可以生成关于利用可用频谱、功率和带宽的最有效方法的智能决策为其所需的通信。
请求/报告的测量方法如下:
— Beacon
— Frame
— Channel Load
— Noise Histogram
— STA Statistics
— Location Configuration Information
— Neighbor Report
— Link Measurement
— Transmit Stream/Category Measurement
只接受请求的机制是:
— Measurement Pause
只提供报告的机制为:
— Measurement Pilot

这些测量机制为STA提供了管理和查询其无线电的能力环境，并对其效率做出适当的评估。这是第一步使WLAN智能，并能够做出适当的决定，以实现快速过渡，实现网络连接，以及用于管理所有无线设备的无线电环境。

信标(Beacon)

信标请求/报告对使STA能够从另一个STA请求中获取一个或多个信道上接收的APs列表，可以通过主动模式(如主动扫描)、被动模式(如被动扫描)或信标表模式进行测量。如果测量请求被接收并处于被动模式，则设置持续时间计时器，并且测量STA监视所请求的信道、测量信标、探针响应和接收信道功率指示器(RCPI)，并记录在测量持续时间内接收到的所有信标、探针响应和测量导频。如果处于主动模式的测量要求，测量STA发送探测请求在请求的通道的测量时间，然后监视请求通道，测量信标，探针响应，接收信道功率指示器(RCPI)和记录所有的信标，探测器响应和测量飞行员在测量时间内收到。如果请求是信标表模式，那么度量STA将返回一个信标报告，其中包含所请求的SSID和BSSID支持的任何通道的任何存储信标信息的当前内容，而不执行额外的度量。

测量试验(Measurement Pilot)

该测量导频帧是由相对于信标间隔的小间隔的AP周期性传输的紧凑动作帧。测量导频帧提供信标帧中提供的信息的子集，比信标更小，并且比信标更频繁地传送。测量导向架的目的是帮助STA进行扫描。

帧(Frame)

帧请求/报告对返回所有通道流量的图片和在STA收到的所有帧的计数。对于每个独特的发送端地址，STA将报告发送端地址，从该发送端接收到的帧数，这些帧的平均功率水平(RCPI)和发送端的BSSID。

信道负载(Channel load)

信道负载请求/报告对返回由测量STA观察到的通道利用率测量。

噪音直方图(Noise histogram)

噪声直方图请求/报告对通过采样信道返回非IEEE 802.11噪声功率的功率直方图测量，当虚拟载波检测显示空闲且STA既不发送也不接收帧时。

STA统计(STA statistics)

STA统计数据请求/报告对返回STA计数器和BSS平均访问延迟的值组。STA计数器组值包括:传输片段，多播传输帧计数，计数失败，重试计数，多个重试计数，帧重复计数，请求发送成功(RTS)计数，RTS失败数，确认(ACK)失败，收到片段数，多播帧计数，FCS错误计数和传输帧计数。BSS平均访问延迟组值包括:AP平均访问延迟，每个访问类别的平均访问延迟，相关的STA计数和通道利用率STA统计数据。

本地(Location)

位置请求/报告对根据纬度、经度和高度返回请求的位置。它包括高度类型如楼层，并允许各种报告决议。请求的位置可能是请求者的位置或报告STA的位置。

测量暂停(Measurement pause)

度量暂停请求已经定义，但是这个请求没有返回任何报告。测量暂停允许在一个测量请求帧内的一个系列中提供的单个测量的执行之间包含一个量化的延迟。当重复测量请求帧时，作为帧中的最后一个测量的测量暂停提供了对测量周期的控制。

邻居报告(Neighbor report)

邻居报告请求被发送到一个AP，该AP返回一个邻居报告，其中包含关于作为服务集转换候选的已知邻居APs的信息。邻居报告包含来自MIB中关于邻居APs的表dot11RRMNeighborReportTable的信息。这个请求/报告对使STA能够获得关于相关AP的邻居的信息，以用作潜在的漫游候选对象。

链路测量(Link measurement)

链路测量请求/报告交换提供了STA到STA链路的RF特性的测量，该度量表示链接的瞬时质量。

传输流/类别测量(Transmit stream/Category measurement)

传输流/类别度量是一个请求/报告对，它使QoS STA能够查询它们之间正在进行的流量流链路的状况。传输流/类别度量报告提供了已测量的流量流的传输端性能度量。发射流/类别测量请求中包含的触发条件可以在检测到触发条件后启动已触发的发射流/类别测量报告。

逻辑服务接口(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

站点服务(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

服务概览(Overview of the services)

IEEE Std 802.11规定了许多服务。其中6个服务用于支持STAs之间的介质访问控制(MAC)服务数据单元(MSDU)传递，其中三个服务用于控制IEEE 802.11 LAN的访问和机密性，其中两个服务用于提供频谱管理，其中一个服务为具有QoS要求的LAN应用程序提供支持，另一个服务提供了对高层计时器同步的支持，其中一项服务用于无线电测量。

无线电测量服务(Radio measurement service)

无线电测量服务提供以下服务:
–在支持的频道请求和报告无线电测量的能力。
–在支持的频道中执行无线电测量的能力。
–上层应用程序的接口，检索无线电测量使用MLME原语和/或MIB访问。
–关于邻居APs的信息。

4.帧格式(Frame formats)

管理帧 (Management frames)

信标帧格式(Beacon frame format)

子类型信标管理帧的帧体包含表7-8所示的信息。如果dot11MultiDomainCapabilityEnabled属性为true，则STA应在信标帧的传输中包含国家信息元素。可选地，信标帧格式还可以包括FH参数和FH模式表元素中的一个或两个描述的信息。如果同时发送跳频参数和跳频模式表元素，则应描述相同的跳频模式。注意，FH参数和FH模式表元素中描述的信息也可能包含在探测响应帧中。信标帧主体部分查看[802.11k-2008 Table 7-8 ]。

关联请求帧格式(Association Request frame format)

主体部分查看[802.11k-2008 Table 7-10 ]。

关联响应帧格式(Association Response frame format)

主体部分查看[802.11k-2008 Table 7-11 ]。

重关联请求帧格式(Reassociation Request frame format)

主体部分查看[802.11k-2008 Table 7-12 ]。

重关联响应帧格式(Reassociation Response frame format)

主体部分查看[802.11k-2008 Table 7-13 ]。

探测请求帧格式(Probe Request frame format)

主体部分查看[802.11k-2008 Table 7-14 ]。

探测响应帧格式(Probe Response frame format)

主体部分查看[802.11k-2008 Table 7-15 ]。

管理框架(Management frame body components)

能力信息域(Capability Information field)

主体部分查看[802.11k-2008 Figure 7-22 ]。
当MIB属性dot11RadioMeasurementEnabled为真时，STA将能力信息字段中的无线电测量子字段设置为1，否则设置为0。

行动域(Action field)

主体部分查看[802.11k-2008 Table 7-24 ]。

测量导频域(Measurement Pilot Interval field)

测量导频间隔字段表示目标测量导频传输时间(TMPTTs)之间的时间单位(TUs)的数量。测量导频域的长度为1个八位元。
主体部分查看[802.11k-2008 Figure 7-36a]。

最大发射功率场(Max Transmit Power field)

最大发射功率场为2的带符号整数，长度为1个八位元，提供了在天线连接器输出处测量的发射功率的上限，单位为dBm

由当前信道上的AP使用。最大发射功率场报告值的最大容差为5 dB。最大发射功率场的值应小于或等于当前信道的最大调节功率值。主体部分查看[802.11k-2008 Figure 7-36b]。

发射功率用场(Transmit Power Used field)

所使用的发射功率为2的带符号整数，长度为1个八位元。它应小于或等于最大发射功率，并表示在发射包含发射的帧时，在天线连接器的输出端使用STA测量的实际功率(以dBm为单位)
功率的使用领域。发射功率使用值是在发送所包含的帧之前的任何时间确定的，其容错为±5 dB。主体部分查看[802.11k-2008 Figure 7-36c]。

信息元素(Information elements)

请求信息元素(Request information element)

STA应只返回它所支持的那些信息元素。在格式不正确的请求信息元素中，STA可以忽略被请求的第一个信息元素，该信息元素的顺序不正确，并且可以忽略请求的所有后续信息元素。在探测响应帧中，STA应按照探测请求帧的请求信息元素中请求的顺序返回所请求的信息元素。

TPC报表元素(TPC Report element)

TPC报告元素包含响应TPC请求元素或链路测量请求帧而发送的传输功率和链路裕度信息。在没有相应请求的信标帧或探测响应帧中包含TPC报告元素。主体部分查看[802.11k-2008 Figure 7-55]。

测量请求元素(Measurement Request element)

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