Figura 4.1: Estrutura de quadro do IEEE 802.16
4. A camada de enlace de dados
4.1. A subcamada de segurança
Como mencionado anteriormente, a subcamada de segurança é responsável pela autenticação de usuários e privacidade das informações.
A autenticação utiliza certificados X.509, assinados com criptografia RSA de chave pública. Apenas os assinantes são autenticados ao se conectarem a uma estação base, já que não é provável que uma estação base seja clonada. Além disso, é considerado impossível operar uma estação base não-autorizada sem que haja interrupção no serviço legítimo.
Apenas carga útil de cada quadro é criptografada, mas não o cabeçalho. A criptografia de dados utiliza o DES (data encryption standard) executando em modo CBC (cipher block chaining). As chaves DES são trocadas utilizando o 3DES.
4.2. A parte comum da subcamada MAC
A subcamada MAC do IEEE 802.16 é orientada a conexão, ou seja, todo tipo de transmissão acontece através de conexões, sejam eles dados, voz ou áudio, compactados ou não, modulados no tempo ou na freqüência, por exemplo. Devem ser acomodados, portanto, tanto tráfego contínuo quanto tráfego em rajada. Todo serviço é mapeado para uma conexão, que será associada a algum nível de qualidade de serviço.
As conexões são referenciadas por identificadores de conexão (CIDs) de 16 bits. Cada assinante tem um endereço MAC padrão de 48 bits, utilizado principalmente como identificador de equipamento, já que a conexão já é definida pelos CIDs.
Os quadros MAC ocupam um número inteiro de slots de tempo da camada física. Cada quadro é composto por subquadros, sendo os dois primeiros os mapas downstream e upstream. Esses mapas informam o que existe em cada slot de tempo e quais slots de tempo estão livres.
O canal downstream é gerenciado pela estação base, enquanto que o acesso ao canal upstream é disputado por assinantes não-coordenados. A alocação do canal está intimamente ligada à questão da qualidade de serviço.
São definidas quatro classes de serviço: serviço de taxa de bits constante; serviço de taxa de bits variável de tempo real; serviço de taxa de bits variável de tempo não-real; e serviço de melhor esforço. Cada conexão recebe uma destas quatro classes de serviço ao ser configurada.
Por fim, a largura de banda pode ser alocada de duas formas: por estação ou por conexão. No primeiro caso, a estação do assinante faz uma solicitação coletiva para todos os usuários de um edifício, de acordo com suas necessidades. No segundo caso, cada conexão é administrada diretamente pela estação base.
A estrutura de quadro é mostrada na figura 4.1.
Figura 4.1: Estrutura de quadro do IEEE 802.16
Todos os quadros MAC começam com um cabeçalho genérico, seguido pela carga útil, e um total de verificação, ambos opcionais. A carga útil não é necessária em quadros de controle, como requisição de canais, enquanto que o total de verificação é opcional devido à existência de correção de erros na camada física e ao fato de não serem feitas tentativas de retransmissão de quadros em tempo real.
O primeiro bit define se o quadro é genérico (figura 3.3a) ou de solicitação de banda (figura 3.3b). O bit EC define se a carga útil está criptografada, o campo Type define o tipo de quadro, indicando a presença de compactação e fragmentação. O bit CI indica a presença do total de verificação no final, o campo EK informa se há chaves de criptografia sendo utilizadas e, em caso positivo, qual. O Campo Length fornece o comprimento completo do quadro, incluindo o cabeçalho. O Connection ID informa a qual conexão este quadro pertence e o campo Header CRC é um total de verificação relativo apenas ao cabeçalho.
O quadro da figura 3.3b, que solicita largura de banda, não possui carga útil ou CRC para o quadro inteiro. O campo bytes needed informa a quantidade de largura de banda necessária para transportar o número especificado de bytes
4.3. A subcamada de convergência de serviços específicos
São definidas duas subcamadas de convergência específica para mapear serviços de e para conexões MAC: a subcamada de convergência ATM, definida para serviços ATM, e a subcamada de convergência de pacotes, definida para mapear serviços de pacotes como o Ipv4, Ipv6, Ethernet e redes virtuais locais (VLANs).
A função principal desta subcamada é classificar SDUs (service data unitts) para a conexão MAC apropriada, preservar ou habilitar QoS e habilitar alocação de banda.