La trama MAC se le denomina Unidad de datos de protocolo MAC (MPDU, MAC Protocol Data Unit) y puede tener una longitud de hasta 127 bytes, está conformada por el encabezado MAC (MHR, Mac Header), la unidad de datos de servicio MAC (MSDU, MAC Service Data Unit), y el fin de trama (MFR, MAC Footer).
El estándar IEEE 802.15.4 ofrece cuatro tipos de tramas MAC entre las que se encuentran la trama de datos, trama beacon, trama de comandos MAC y la trama de reconocimiento (ACK), los cuatro tipos de tramas están formadas por un encabezado (MHR) que contiene toda la información sobre el tipo de trama que se va a transmitir, campos de direcciones y banderas de control; una carga útil denominada (Payload) de tamaño variable y contiene los datos de la trama; y finalmente el fin de la trama (MFR) que contiene una secuencia de chequeo (FCS) en la cual se verifican los datos de la trama. [48]
A.3.1 Tipos de tramas MAC A.3.1.1 Trama de datos
Esta trama de datos es utilizada para la transmisión y recepción de los datos y diseñada para ser muy flexible ajustándose a los requerimientos de las diferentes aplicaciones implementadas con diversas topologías de red, manteniendo un protocolo de comunicación simple.
112 Encabezado de la trama MAC [48]
Control de trama: utiliza 2 Bytes para su funcionamiento, se encarga de mostrar el tipo de trama que se desea transmitir, especificar el formato en el que irá el campo de dirección y habilitar o deshabilitar el procesamiento de seguridad
Numero de secuencia: este número de secuencia se utiliza para identificar la secuencia de la trama y enlazarla con otras tramas de reconocimiento. Utiliza 1 Byte para realizar sus funciones.
Información de direcciones: utiliza un tamaño de 4 a 20 Bytes para almacenar las direcciones, este tamaño es variable y depende únicamente de las banderas de la trama de control. Su funcionalidad consiste en almacenar los datos de las direcciones del origen y destino de la información, así como también de todos los identificadores de las redes de área personal de origen y destino.
Encabezado auxiliar de seguridad: este campo solo es utilizado cuando el subcampo de seguridad está habilitado dentro de la trama de control y se usa para saber que llave de seguridad MAC está siendo usada.
Unidad de datos de servicio MAC
Carga útil: este campo de la trama MAC es de tamaño variable, sin embargo se debe tener en cuenta que la trama MAC tiene una longitud máxima de 127 Bytes. Su funcionalidad consiste en almacenar la información correspondiente al tipo de trama que se desee enviar. (beacon, de datos, ACK y de comandos MAC)
Fin de la trama MAC
Campo de secuencia de chequeo de trama (FCS): utiliza un tamaño de 2 Bytes con el cual verifica la integridad de la trama MAC, esto lo hace a través de un código de redundancia cíclica de 16 bits llamado CRC (Cyclic Redundancy Check)
A.3.1.2 Estructura de la trama Beacon
La trama Beacon, también llamada trama de baliza, cumple con tres funcionalidades de la capa MAC las cuales son identificación de la red, sincronización de los dispositivos que conforman la red y definir la estructura de la supertrama.
La estructura de la trama Beacon está conformada por tres campos (MHR, Carga Útil MAC, MFR) de los cuales los campos MHR y MFR son comunes a todos los tipos de tramas, el MHR contiene el control de la trama, el número de secuencia, los campos de direccionamiento y el encabezado auxiliar de seguridad y el MFR contiene el FCS (Frame Check Sequence). [48]Los cambios se dan en la carga útil de la trama Beacon, tal como se puede observar en la figura A.9.
113
Figura A. 9 Trama Beacon.
Campo Especificación de la Supertrama: se definen 2 bytes para definir los parámetros de la supertrama Beacon.
Campo GTS: aquí se almacena la información relacionada con los GTS incluyendo la asignación de los CAPs y CFPs por el coordinador, la longitud de este campo puede ser variable.
Dirección Pendiente: este campo tiene la funcionalidad de almacenar las direcciones de los dispositivos que están por enviar o recibir información, también es de longitud variable.
Carga útil Beacon: contiene toda la información de los niveles superiores y su longitud es variable
A.3.1.3 Trama de Comandos MAC
La trama de comandos MAC es un mecanismo que permite la configuración y el control de los dispositivos que se conectan a la red a través de un coordinador, esta trama ofrece la posibilidad de que los dispositivos puedan ser configurados individualmente, esto es dependiendo de la aplicación en la que sean asignados y sin importar el tamaño de la red. A continuación se muestra la estructura de la trama de comandos MAC:
Figura A. 10 Trama de Comandos MAC.
Identificador del comando de trama: este campo es de tamaño de 1 byte e indica el tipo de comando que será enviado. El comando puede tomar cualquiera de los siguientes valores:
114
Identificador del Comando Nombre del Comando
0x01 Petición de Asociación
0x02 Respuesta a la Asociación
0x03 Notificación de Desasociación
0x04 Petición de Datos
0x05 Notificación de Conflictos en el Identificador PAN
0x06 Notificación de Huérfano
0x07 Petición de Beacon
0x08 Realineación del Coordinador
0x09 Petición de GTS
0x10-0xFF Reservados
Tabla A. 3 Tipo de comandos MAC.
Carga útil de comando: este campo contiene el comando que será enviado en la carga útil.
A.3.1.4 Trama de Acuse de Recibo (ACK)
La trama de acuse de recibo es la encargada de confirmar que los datos transmitidos sean recibidos sin errores, a continuación se muestra la estructura del paquete:
Figura A. 11 Trama de Acuse de Recibo (ACK).
Control de trama: este campo es de tamaño de 2 bytes e indica que es un tipo de trama de acuse de recibo
Número de secuencia: este campo utiliza 1 byte para indicar el número de secuencia. A.3.1.4 Estructura de la trama PPDU
La trama PPDU está formada por la unidad de datos de protocolo MAC la cual es pasada como carga útil al nivel físico en donde se llama unidad de datos de servicio PHY (PSDU, PHY Service Data Unit), a continuación se muestra la estructura de cada paquete de datos.
115
Figura A. 12 Trama PPDU.
La trama PPDU tiene un tamaño de 4 bytes, de los cuales 1 byte es utilizado para el delimitador de inicio de trama (SFD, Start Frame Delimiter), dos bytes para el encabezado de sincronización (SHR, Synchronization Header) y finalmente un byte para la longitud de la trama del nivel físico (PHR, PHY Header)