MPDU vs MSDU nel livello MAC del Wi-Fi
Quando si analizza in dettaglio il funzionamento del livello MAC (Medium Access Control) nelle reti Wi-Fi, emergono due concetti fondamentali: MPDU (MAC Protocol Data Unit) e MSDU (MAC Service Data Unit). Oggi vediamo come si differenziano, qual è il loro ruolo nella trasmissione dei dati e in che modo interagiscono nel processo di incapsulamento e frammentazione dei pacchetti attraverso il canale wireless.
Cos’è un MSDU
Il termine MSDU si riferisce all’unità dati che il livello MAC riceve dal livello superiore, cioè dal livello LLC (Logical Link Control). In termini pratici, si tratta dei dati dell’applicazione, come un pacchetto IP, che devono essere trasmessi attraverso la rete Wi-Fi. Il MAC non altera il contenuto dell’MSDU, ma si occupa di incapsularlo in una struttura adatta alla trasmissione sul mezzo fisico.
Un MSDU può variare in lunghezza, ma nelle reti Wi-Fi standard è limitato a una dimensione massima di 2304 byte. Questa limitazione è dettata dalle specifiche IEEE 802.11, anche se in alcune varianti può essere estesa. Durante l’elaborazione, l’MSDU viene convertito in una o più MPDU a seconda della necessità di frammentazione o aggregazione.
Cos’è un MPDU
L’MPDU rappresenta l’unità finale che viene effettivamente trasmessa via etere. Contiene l’MSDU incapsulato, insieme all’header MAC, trailer e altri eventuali campi di controllo richiesti dal protocollo per la gestione della trasmissione. Ogni MPDU è quindi una PDU (Protocol Data Unit) pronta per l’invio e rispetta i vincoli fisici e temporali del mezzo wireless.
Nel caso della frammentazione, un singolo MSDU può essere suddiviso in più MPDU per adattarsi ai limiti di dimensione o per aumentare l’affidabilità nelle trasmissioni su canali instabili. Viceversa, con l’aggregazione (tecnica A-MPDU), più MSDU possono essere combinati all’interno di un singolo frame trasmesso, migliorando l’efficienza generale.
Confronto tra MSDU e MPDU
Processo di incapsulamento
L’interazione tra MSDU e MPDU avviene durante l’incapsulamento. Quando un pacchetto dati arriva al livello MAC, questo lo prende come un MSDU e lo incapsula in un MPDU, aggiungendo un’intestazione che include informazioni come l’indirizzo di destinazione, l’indirizzo di origine, il tipo di frame e un controllo di ridondanza ciclica (CRC) per rilevare errori nella trasmissione.
Questo processo consente al frame di essere trasmesso in modo conforme agli standard Wi-Fi. Se il pacchetto è troppo grande o se la qualità del collegamento è bassa, l’MSDU può essere suddiviso in più MPDU per aumentare la probabilità che i dati arrivino correttamente al destinatario.
Aggregazione e ottimizzazione delle prestazioni
L’introduzione di tecniche di aggregazione come A-MSDU e A-MPDU ha rivoluzionato la gestione della trasmissione nel livello MAC. L’A-MSDU combina più MSDU in un unico payload, mantenendo però un solo header MAC, mentre l’A-MPDU include più MPDU mantenendo l’header per ciascuna unità.
L’aggregazione è utile per ridurre l’overhead di trasmissione, soprattutto in scenari ad alta densità di traffico. Tuttavia, ha anche dei limiti, poiché l’errore su una singola parte del frame aggregato può richiedere la ritrasmissione dell’intero blocco (nel caso A-MSDU) o solo delle MPDU interessate (nel caso A-MPDU), rendendo quest’ultima più efficiente in ambienti con alta interferenza.
| Tecnica | Unità aggregata | Vantaggi | Svantaggi |
|---|---|---|---|
| A-MSDU | MSDU | Minore overhead | Ritrasmissione totale se errore |
| A-MPDU | MPDU | Ritrasmissione selettiva | Overhead maggiore |
Contesto pratico e utilizzo
Nel traffico reale di rete, ad esempio in streaming video o trasferimento file, i pacchetti applicativi (MSDU) sono gestiti dal livello MAC che li trasforma in MPDU. Se il canale è stabile, viene favorita l’aggregazione per aumentare la velocità di trasmissione; se invece il canale è disturbato o il dispositivo è mobile, la frammentazione aiuta a mantenere l’affidabilità della comunicazione.
Un esempio pratico: in una connessione Wi-Fi a 5 GHz, un dispositivo può trasmettere centinaia di MPDU al secondo, ciascuno contenente uno o più MSDU. Questo processo è gestito in modo trasparente rispetto all’utente finale, ma ha un impatto diretto sulle prestazioni della rete.
Infine, è importante sottolineare che il controllo degli errori, la gestione del ritrasmissione e le strategie di framing sono tutte basate sulla logica MPDU, mentre l’MSDU rappresenta solo l’informazione utile da trasmettere.
Conclusione
La distinzione tra MSDU e MPDU è centrale per comprendere il funzionamento interno del livello MAC nelle reti Wi-Fi. Il primo rappresenta il dato logico da trasportare, il secondo l’unità fisica che percorre il mezzo trasmissivo. L’interazione tra i due, assieme a tecniche come l’aggregazione e la frammentazione, permette di adattare dinamicamente la comunicazione alle condizioni del canale e alle esigenze delle applicazioni.
Per approfondire come funziona l’aggregazione A-MPDU nelle reti Wi-Fi 6 e i suoi vantaggi in ambienti ad alta densità, continua con l’articolo dedicato all’ottimizzazione del throughput nel MAC Wi-Fi.