TDLS(Tunneled Direct Link Setup,通道直接鏈路建立)

日前WiFi聯盟推出了名爲TDLS(Tunneled Direct Link Setup,通道直接鏈路建立)的無線標準,這項標準允許兩款設備通過WiFi網絡進行點對點直連,與早起提倡的WiFi Direct相似,不過功能則更加完善。

  據稱TDLS標準除了可以實現WiFi Direct的功能外,還可以在後臺運行並自動優化設備連接狀況,用戶可以在啓用WiFi Direct後再開啓TDLS標準,屆時系統將自動測量網絡信號的強度並選擇合適的方式進行連接。

        WiFi聯盟還稱,由於TDLS標準可以跳過無線基站(Access Point)點,實現設備與設備之間的直連,並且可以支持802.11 b/g/n規範。因此對用戶來說,這個標準將非常適合用於移動設備連接顯示設備、打印設備或者是其它裝置。

  目前TDLS標準已經進入最後的實用測試當中,已有多款實驗性產品登場,參與測試的廠商有我們非常熟悉的博通、Realtek以及Marvell等

實現TDLS特性協議基本功能過程。

協議過程簡介

TDLS是基於IEEE 802.11z標準。TDLS自動鏈接配置主要通過幾個過程來完成。

TDLS Discovery過程

TDLS Discovery 過程由一部STA設備通過AP或GO(羣組擁有者) 向另外一部STA設備發送一個TDLS Discovery請求幀開始。如果目標設備也兼容TDLS,它將直接向該發送設備回覆TDLS Discovery 響應幀,並提供有關設備本身的能力信息。包括所有支持速率及信道。TDLS Discovery 過程除了提供目標STA確實支援TDLS的相關能力信息外,TDLS Discovery過程的幀交互亦可以用作AP與目標TDLS STA設備的相對信號強度的測量。發起的STA能夠判斷與目標STA間的直接連接是否有利於提供有效信息。通過對比分別由目標STA設備與AP設備收到的信號強度,發起的STA設備可以評估建立直接連接是否會比通過AP發送數據包更爲有效。

TDLS Discovery過程不是必要選項。一個TDLS STA設備可以選擇直接發起TDLS建立過程。

TDLS Setup和Teardown過程

TDLS Setup過程需要進行一系列的幀交換。發起設備首先發送一個TDLS傳輸請求,通過AP信道傳輸至目標設備。封裝幀包括髮送設備的性能信息。目標設備之後會回覆TDLS Setup 建立響應,同樣通過AP信道傳送其性能信息,另外附加一個狀態代碼,表示接受或者拒絕該建立請求。如果接受Setup請求,發送設備將會通過AP傳送一個TDLS確認幀(Confirm Frame)。至此,兩部設備之間開始進行直接通訊。發送方或接受方設備均可向另外一方直接發送TDLS拆解幀(Teardown Frame),而如果未處於訊號範圍內,該幀則可以通過AP信道傳輸。

TDLS Peer Power Save

TDLS Peer Power Save也可稱爲WMM U-APSD,其中,計劃發送給處於休眠狀態設備的數據包將會先行緩存,直至設備恢復正常狀態。在TDLS認證測試中,設備的TDLS Peer U-APSD緩存功能是強制性要求,而休眠功能則爲可選要求。

   當緩存設備始終處於正常狀態時,這一操作與WMM U-APSD操作十分相似。具體操作如下:

1. TDLS對等緩存設備爲休眠設備緩存數據包。

2.緩存設備通過AP向休眠設備發送一個TDLS對等流量指示幀。

3. AP將在 Beacon幀上爲休眠設備發送一個流量指示圖(TIM),提示休眠設備有數據過程處於緩存狀態。

4.休眠設備恢復工作讀取 Beacon幀,注意到TIM並觸發AP發送TDLS對等流量指示幀。

5.當前恢復正常工作的設備隨後直接向緩存設備發送一個TDLS對等流量響應幀,在兩個設備之間建立一段服務期。

6.緩存設備直接向接受設備發送緩存數據包。

7.如果緩存設備顯示沒有剩於緩存包,接收設備將會恢復休眠狀態。

 

   亦有可能兩部TDLS設備都進入省電模式處於休眠狀態。當出現這種情況,兩個站點都會作爲緩存設備運作,爲他們的對等設備緩存數據流程。這一進程除第二步外同上文所述類似,在向AP發送TDLS對等流量指示幀後,設備將處於工作狀態直至其收到TDLS對等流量回應幀。然後,它會發送緩存數據流程,其後它可能會恢復休眠模式。

請注意,因爲發佈的緩存數據包通常由AP承載,處於TDLS連接中的設備仍能與同一網絡內的其他設備進行通訊。

TDLS信道切換過程

TDLS設備可以建立協議切換到另一個信道。例如,如果網絡處於一個擁擠的2.4GHz信道運作,而兩部TDLS設備在TDLS建立發送或迴應中指示兩者全部以支援5GHz信道處理,作爲一個輔信道,切換到5GHz信道將更加有利。如下圖示。

1TDLS連接從2.4G切換到5G信道

   由主信道切換至輔信道之前,TDLS設備將告知AP它們處於休眠模式,因此AP將會緩存數據包。當通過off信道傳輸時, TDLS設備會定期返回base信道以便接收Beacon幀,查看TIM接收緩存數據包,同時與其他設備保持通訊。而使用off信道時,TDLS設備不可以處於休眠。

   TDLS 信道切換的基本流程如下所示:

1. TDLS發起設備在AP處進入省電模式,向第二部TDLS設備發送TDLS信道切換請求。這一請求包括目標信道信息。

2.第二部TDLS設備在AP處進入省電模式,發送一個TDLS信道切換回應。回傳包括狀態代碼0(接受)並確認目標信道爲所需之輔信道。

3.隨後,兩部設備由主信道切換至輔信道。在建立切換時限到期前,數據必須通過輔信道進行流通。如果時限到期前沒有數據流程通,設備將返回主信道。

4.在使用輔信道時,任何一臺設備均可主動向對等設備發送一個以主信道爲目標的TDLS信道切換請求。對等設備將返回ACK,然後兩部設備返回主信道。

5.兩部設備將定期切換至主信道接收AP Beacon幀,同時同其他網絡設備保持通訊。

可以在AP Beacon幀中設置禁止TDLS信道切換來實現禁止信道切換。

TDLS安全特性

在建立 TDLS連接時,其基本安全防護通常建立爲WPA2 加密,除非網絡啓用了開放、非加密建立,當出現這種情況,直接連接通常亦建立爲開放。建立幀交換包括安全密匙交換,比如直接連接的安全是獨一無二的——與網絡整體安全域不同。無需輸入用戶密碼。

TDLS 性能可以由系統管理員關閉。比如,在企業環境中,系統管理員可能希望禁用直接連接,因此AP Beacon幀中可以建立“禁止TDLS”。

首先是發現過程。一個STA設備通過其連接的網絡發送發現請求到另一個STA設備。如果目標設備也是TDLS兼容設備,它隨後會向發起者直接發送一個回覆,提供關於其支持率以及信道等信息。這兩個STA設備間的通信還可以測量接入點以及TDLS的相對信號強度,並判斷直接鏈接是否有價值。

TDLS技術允許兩個STA設備接入無線網絡後,相互之間自動創建一個鏈接。從而實現兩個設備間數據的直接傳輸。

TDLS應用場景

 

TDLS連接使兩臺STA設備直接跳過AP,從而不受AP的約束,採用它們支持的最快速率標準(802.11b / g / n )進行數據傳輸。同一個BSS中的STA相互間數據的傳輸跳過AP直接傳輸。這個直接傳輸可以是在原來信道進行,也可以切換到新的信道上進行(如圖1所示,base channel2.4G頻段,而off channel5G頻段),因此能夠避免了由網絡擁塞而引起的數據傳輸延遲。這對於一些實時性要求比較高的業務,對於保證用戶的業務體驗具有重要的意義。

TDLS用作與同一個AP關聯的兩個STA間進行Wi-Fi Display業務傳輸的連接模式,

 

源碼分析:

 

 

 

5.2 管理幀
5.2.1 TDLS Action幀細節
若干Action幀結構被定義支持TDLS,Action值關聯 每個被定義在下表的幀結構。
表  2 TDLS Action幀
Action field value Meaning
0 TDLS Setup Request
1 TDLS Setup Response
2 TDLS Setup Confirm
3 TDLS Teardown
4 TDLS Peer Traffic Indication
5 TDLS Channel Switch Request
6 TDLS Channel Switch Response
7 TDLS Peer PSM Request
8 TDLS Peer PSM Response
9 TDLS Peer Traffic Response
10 TDLS Discovery Request
11-255 Reserved

1)  RSN information element

a) 3.2.2.2.1  Cipher suites
OUI Suite type Meaning
00-0F-AC 7 Group addressed traffic not allowed

b) 3.2.2.2.2   AKM suites
OUI Suite type Authentication type Key management type
00-0F-AC 7 TDLS TPK Handshake

2) 狀態碼( Status Code field)

Status code Meaning
2 TDLS wakeup schedule rejected but alternative schedule provided
3 TDLS wakeup schedule rejected
5 Security disabled
6 Unacceptable lifetime
7 Not in same BSS
72 Invalid contents of RSNIE

3) 原因碼( Reason Code field)
Reason code Meaning
25 TDLS direct-link teardown due to TDLS peer STA unreachable via the TDLS direct link
26 TDLS direct-link teardown for unspecified reason

5.2.2 TDLS Discovery Request幀格式
TDLS Discovery Request 幀結構主要包括信息在下表:
表  3 TDLS Discovery Request幀格式
Order Information Notes
1 Category Category建立成表示TDLS的值12
2 Action Action建立爲10,表示TDLS Discovery Request
3 Dialog Token 
4 Link Identifier Link Identifier element
The TDLS Discovery Request幀被封裝在一個數據幀中,並且被傳送到a TDLS peer STA或通過AP傳送到廣播地址 , 去請求在相同BSS中具有TDLS的設備給出TDLS Discovery Response frame響應。

5.2.3 TDLS Discovery Response幀格式
TDLS Discovery Response幀結構主要包括信息在下表:
表  4 TDLS Discovery Response幀格式
Order Information Notes
1 Category Category建立表示TDLS的值12
2 Action Action建立爲14,表示TDLS Discovery Response
3 Capability STA的能力
4 Supported rates STA支持的rates
5 Extended supported rates STA支持額外的rates
6 Supported Channels 支持的信道元素被包括,如果TDLS信道切換被建立爲1
7 RSNIE 強健安全網絡(RSN)IE可能被包括,如果安全被必須在直接連接上。
8 FTIE FTIE可能被包括,如果安全被必須在直接連接上。
9 Timeout Interval Timeout Interval可能被包括,如果安全被必須在直接連接上。
10 Link Identifier Link Identifier element被規定在Table 3-2
The TDLS Discovery Response 幀被直接傳送(IE不涉及AP)至發送相應TDLS Discovery Request幀信息的 TDLS STA設備。

5.2.4 TDLS Setup Request幀格式
TDLS Setup Request 幀結構主要包括信息在下表:
表  5 TDLS Setup Request幀格式
Order Information Notes
1 Category Category表示TDLS的值12
2 Action Action建立爲0,表示TDLS Setup Request
3 Capability STA的能力
4 Supported rates STA支持的rates
5 Extended supported rates STA支持額外的rates
6 Supported Channels 支持的信道元素被包括,如果TDLS信道切換被建立爲1
7 RSNIE 強健安全網絡(RSN)IE可能被包括,如果安全被必須在直接連接上。RSNIE
8 QoS Capability The QoS Capability element存在,如果dot11Qos選擇生效是ture
9 FTIE FTIE可能被包括,如果安全被必須在直接連接上。
10 Timeout Interval Timeout Interval可能被包括,如果安全被必須在直接連接上。
11 Supported Regulatory
Classes The Supported Regulatory Classes element被定義,如果TDLS信道切換功能被建立爲1
12 20/40 BSS Coexistence The 20/40 BSS Coexistence element可能出現在這個幀中
13 Link Identifier Link Identifier element
The TDLS Setup Request 幀被封裝在一個數據幀中,並且被傳送到STA(recipient),通過AP去請求開始一個TDLS直接鏈接。
5.2.5 TDLS Setup Response幀格式
TDLS Setup Response幀結構主要包括信息在下表:
表  6 TDLS Setup Response幀格式
Order Information Notes
1 Category Category建立TDLS的值12
2 Action Action值建立爲1,表示TDLS Setup Response
3 Status Code 狀態碼
4 Capability STA的能力
5 Supported rates STA支持的rates
6 Extended supported rates STA支持額外的rates
7 Supported Channels 支持的信道元素被包括,如果TDLS信道切換被建立爲1
8 RSNIE 強健安全網絡(RSN)IE可能被包括,如果安全被必須在直接連接上。
9 QoS Capability The QoS Capability element存在,如果dot11Qos選擇生效是ture
10 FTIE FTIE可能被包括,如果安全被必須在直接連接上。
11 Timeout Interval IE TPL Key生命週期可選被包括,如果安全被必須在直接連接上。
12 Supported Regulatory
Classes The Supported Regulatory Classes element被定義,如果TDLS信道切換功能位組被建立爲1,包括狀態碼爲0(成功)。
13 20/40 BSS Coexistence The 20/40 BSS Coexistence element可能出現在這個幀中
14 Link Identifier Link Identifier element
The TDLS Setup Response幀被封裝在一個數據幀中,並且被傳送到STA(initiator),通過AP去響應收到一個開始TDLS直接鏈接請求。
5.2.6 TDLS Setup Confirm幀格式
TDLS Setup Confirm幀結構主要包括信息在下表:
表  7 TDLS Setup Confirm幀格式

Order Information Notes
1 Category Category建立TDLS的值12
2 Action Action值建立爲2,表示TDLS Setup Confirm.
3 Status Code 狀態碼
4 RSNIE 強健安全網絡(RSN)IE可能被包括,如果安全被必須在直接連接上。
5 EDCA Parameter Set The EDCA參數集建立被包括,當QoS被支持在直接連接上。
6 FTIE FTIE可能被包括,如果安全被必須在直接連接上。
7 Timeout Interval IE TPL Key生命週期可選被包括,如果安全被必須在直接連接上。
8 Link Identifier Link Identifier element
The TDLS Setup Confirm幀被封裝在一個數據幀中,並且被傳送到STA(responder),通過AP去答覆一個標準TDLS響應幀。
5.2.7 TDLS Teardown幀格式
TDLS Teardown幀結構主要包括信息在下表:
表  8 TDLS Teardown幀格式
Order Information Notes
1 Category Category建立表示TDLS的值12
2 Action Action建立爲3,表示TDLS Teardown.
3 Reason Code The Reason Code的值
4 FTIE 可選被包括如果TPK握手是成功的爲這個session
5 Link Identifier Link Identifier element
The TDLS Teardown frame被封裝在一個數據幀中,並且被直接傳送至the TDLS peer STA或者通過AP去拆卸TDLS直接鏈路。

5.2.8 TDLS Peer Traffic Indication幀格式
TDLS Peer Traffic Indication幀結構主要包括信息在下表:
表  9 TDLS Peer Traffic Indication幀格式
Order Information Notes
1 Category Category建立表示TDLS的值12
2 Action Action建立爲4,表示TDLS Peer Traffic Indication.
3 Dialog Token 
4 Link Identifier Link Identifier element
5 PTI Control Peer Traffic Indication控制
6 PU Buffer Status 設備省電緩存狀態
The TDLS Peer Traffic Indication frame被封裝在一個數據幀中,並且通過AP被傳送至the TDLS peer STA。

5.2.9 TDLS Channel Switch Request幀格式
TDLS Channel Switch Request幀結構主要包括信息在下表:
表  10 TDLS Channel Switch Request幀格式
Order Information Notes
1 Category Category建立表示TDLS的值12
2 Action Action建立爲5,表示TDLS Channel Switch Request.
3 Target Channel 1個八字節值指定目標信道的信道號
4 Regulatory Class 1個八字節值指定目標信道調整的Class。
5 Secondary Channel Offset 輔助信道補償僅僅在被指示切換到40MHz直接鏈接時才被包括
6 Link Identifier Link Identifier element
7 Channel Switch Timing The Channel Switch Timing element
The TDLS Channel Switch Request frame被封裝在一個數據幀中,並且被直接傳送至 the TDLS peer STA ,TDLS直接鏈接請求切換到另一個信道上。

5.2.10 TDLS Channel Switch Response幀格式
TDLS Channel Switch Response幀結構主要包括信息在下表:
表  11 TDLS Channel Switch Response幀格式
Order Information Notes
1 Category Category建立表示TDLS的值12
2 Action Action建立爲6,表示TDLS Channel Switch Response.
3 Status Code 狀態碼
4 Regulatory Class 1個八字節值指定目標信道調整的Class
5 Link Identifier Link Identifier element
6 Channel Switch Timing The Channel Switch Timing element
The TDLS Channel Switch Response frame 被封裝在一個數據幀中,並且被直接傳送至the TDLS peer STA 用以表示對收到TDLS切換信道請求幀作出反應。

5.2.11 TDLS Peer PSM Request幀格式
TDLS Peer PSM Request幀結構主要包括信息在下表:
表  12 TDLS Peer PSM Request幀格式
Order Information Notes
1 Category Category建立表示TDLS的值12
2 Action Action建立爲7,表示TDLS Peer PSM Request.
3 Dialog Token 
4 Link Identifier Link Identifier element
5 Wakeup Schedule Wakeup Schedule
The TDLS Peer PSM Request frame被封裝在一個數據幀中,並且被直接或通過AP傳送至the TDLS peer
STA, 然後在TDLS直接鏈接中開始或改變週期的喚醒時間表。
5.2.12 TDLS Peer PSM Response幀格式
TDLS Peer PSM Response幀結構主要包括信息在下表:
表  13 TDLS Peer PSM Response幀格式
Order Information Notes
1 Category Category建立表示TDLS的值12
2 Action Action建立爲8,表示TDLS Peer PSM Response.
3 Dialog Token 
4 Status Code 狀態碼
5 Link Identifier Link Identifier element
6 Wakeup Schedule Wakeup Schedule
The TDLS Peer PSM Response frame 被封裝在一個數據幀中,並且被直接傳送至the TDLS peer STA, 表示對收到TDLS Peer PSM 請求幀作出反應。

5.2.13 TDLS Peer Traffic Response幀格式
TDLS Peer Traffic Response幀結構主要包括信息在下表:
表  14 TDLS Peer Traffic Response幀格式
Order Information Notes
1 Category Category建立表示TDLS的值12
2 Action Action建立爲9,表示TDLS Peer PSM Traffic Response.
3 Dialog Token The Dialog Token field被建立爲與TDLS Peer Traffic Indication
Frame相一致的非零值。
4 Link Identifier Link Identifier element
The Peer Traffic Response frame被封裝在一個數據幀中,並且被直接傳送至 the TDLS peer STA

發佈了34 篇原創文章 · 獲贊 22 · 訪問量 48萬+
發表評論
所有評論
還沒有人評論,想成為第一個評論的人麼? 請在上方評論欄輸入並且點擊發布.
相關文章