802.11の通信の仕組みについて

質問

802.11の通信の仕組みについてご教示いただけますようお願いいたします。
また、マスタリングTCP/IPなどその仕組みが詳しく掲載されている書籍がありましたらお教えくださいますようお願いいたします。

(1).802.11 a/b/g/n対応のアクセスポイントに802.11 a/b/g/n対応のクライアントが
1～3のモードの状態のアクセスポイントにそれぞれ接続した場合、どのようにして
接続する規格が決められるのでしょうか。

802.11 a/b/g/n対応のクライアントが802.11 a/b/g/nに対応していますと通知して、
アクセスポイントが802.11n/g/bに対応していますと通知した場合、クライアントは
初めに「802.11nではどうでしょうか」とアクセスポイントに訪ねて、アクセスポイントは、
「802.11nは今接続できないけど、802.11gなら大丈夫」と通知したとしたら、クライアント側は
「802.11gでいいです」という了承が得られてから接続されるというような仕組みでしょうか。
仕組みについてご教示ください。

【1．2.4GHz 802.11n/g/b 混在を選択した場合】
【2．2.4GHz 802.11g/b 混在を選択した場合】
【3. 2.4GHz 802.11n/a 混在を選択した場合】

(2).802.11 a/b/g/n対応のアクセスポイントに802.11 a/b/g/n対応のクライアント
1～3のモードの状態のアクセスポイントにそれぞれ接続した場合、接続する規格が
決められるのまでのパケットを取得することはできますでしょうか。
AirPCAPを使用すれば、取得可能などの情報がありましたらお願い致します。

【1．2.4GHz 802.11n/g/b 混在を選択した場合】
【2．2.4GHz 802.11g/b 混在を選択した場合】
【3. 2.4GHz 802.11n/a 混在を選択した場合】

(3).802.11 a/b/g/n対応のアクセスポイント（2.4GHz 802.11n/g/b 混在の状態）に
802.11 bのみ対応のクライアントが接続している場合、802.11 a/b/g/n対応のクライアント
が接続しようとした場合接続できますでしょうか。また、接続できるとしたら速度低下などの
影響はないのでしょうか。

2.4GHz 802.11n/g/b 混在のモードは、802.11の仕様にのっとっているので、802.11bのクライアントが
接続している状態で802.11nのクライアントが接続しても速度低下は受けないと上司が言っていたので
本当かどうか確認をさせてください。
サイトを見ると、遅い802.11bの影響を受けてしまうという内容もあるので確認をさせてください。

回答No.1

Gotthold · ベストアンサー

・基地局(アクセスポイント)が周期的に送信しているビーコンフレーム
・プローブ応答フレーム
などに Supported Rate の情報が含まれていますので、
通信相手の対応伝送レートを確認できます。

クライアントは使用可能な伝送レートの中から
適切な伝送レートを使い分けてデータを送受信することになります。
（適切な伝送レートを選択するアルゴリズムは規格では規定されていないので
無線LANベンダが考えて実装しています。）
通信時の伝送レート情報はフレームのヘッダに含まれているため
フレームごとに伝送速度を切り替えることが可能です。

> 【1．2.4GHz 802.11n/g/b 混在を選択した場合】
> 【2．2.4GHz 802.11g/b 混在を選択した場合】
> 【3. 2.4GHz 802.11n/a 混在を選択した場合】
対応している伝送レートの数が違うだけです。

11bだと伝送レートは4種類だけで、
11a/gは8種類（11gは正確には11bのも合わせて4+8種類）ですが、
11n対応は以下のページの様にかなりの数の伝送レートが追加されています。
なお、必須とされている伝送レートは一部でそれ以外は任意なので
同じ11n対応と謳っている無線LAN機器でも
そえぞれ対応レートは異なります。

IEEE802.11nの高速化技術 (1) - 高速無線LAN情報局
http://telec.org/feature/feature18.html

> AirPCAPを使用すれば、取得可能などの情報がありましたらお願い致します。
使ったことないですが、
フレームの内容を解析できるなら確認できるでしょう。

> 802.11 bのみ対応のクライアントが接続している場合、802.11 a/b/g/n対応のクライアント
> が接続しようとした場合接続できますでしょうか。
接続できます。
単に異なる伝送レートのフレームが混ざってやりとりされるだけです。

ただし、伝送効率を高めるために11bを切り捨てるモード（ウルトラショートプリアンブル）を
使用している場合は接続できません。

> また、接続できるとしたら速度低下などの
> 影響はないのでしょうか。
同時に通信しようとすれば、当然速度低下します。

11n同士のように同じ伝送レート同士であれば
速度は概ね半減ですみますが、
11bは通信速度が遅いため同じ1500バイトのフレームでも
必然的にフレームの時間的な長さが長くなります。
そのため11bのフレームが伝送路を占有する割合が多くなり
11n側は11n同士の時よりも速度低下の影響を大きく受けます。

また、11g(11nも)は11bとの後方互換性を維持するために
フレームプリアンブルを11bが理解できるような長いものにしています。
もし、11bの接続が不要であれば
フレームプリアンブルを短いもの（ウルトラショートプリアンブル）にすることができ、
伝送効率を上げることができます。
ただ、この状況で11b端末が存在していた場合、
11b端末が11n通信を理解できずに通信を開始して干渉する恐れがあるため、
11bに理解できるフレームを送信して11b端末に存在を知らせると言うこともやっています。
（11b端末が存在しなければ不要なフレームなので、その分伝送効率が低下する。）

802.11n(2.4GHz帯)や11gは11bとの後方互換性を考慮していますが、
それは伝送効率の低下と引き替えの互換性です。

> その仕組みが詳しく掲載されている書籍がありましたらお教えくださいますようお願いいたします。
この本とかどうでしょう。

改訂三版 802.11高速無線LAN教科書
http://www.amazon.co.jp/dp/4844395122

お礼

ありがとうございます。

伝送レートの通知はアクセスポイント側ということですね。
SSL/TLS　Handshakeプロトコルではクライアント側が通知しますが、その逆のような感じがします。

昨日、オライリーの書籍も見に行きましたが、ご教示いただいた点の記載が見当たらず、よい書籍がないかと探していました。

AirPCAPは金額が高いのでまだ購入は見送りですが、教えていただいた”改訂三版 802.11高速無線LAN教科書”の書籍は購入しようと思います。