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第七章 區域網路原理 II

第七章 區域網路原理 II. 無線區域網路協定. 前言. 以往大部分的區域網路都是有線的架構，但近年來因為學術界（如校園）、醫療界、製造業等對無線區域網路的需求日漸增加，再加上行動通訊技術的快速發展與成熟，使得無線區域網路的發展越來越快速、而價格也更便宜了。. 802.11. 無線區域網路 實體層與 MAC 子層 MAC 子層的處理方式又區分為兩種 集中式協調功能 (PCF ； Point Coordination Function) 分散式協調功能 (DCF ； Distributed Coordination Function).

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第七章 區域網路原理 II

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Presentation Transcript

  1. 第七章 區域網路原理II 無線區域網路協定

  2. 前言 • 以往大部分的區域網路都是有線的架構，但近年來因為學術界（如校園）、醫療界、製造業等對無線區域網路的需求日漸增加，再加上行動通訊技術的快速發展與成熟，使得無線區域網路的發展越來越快速、而價格也更便宜了。

  3. 802.11 • 無線區域網路 • 實體層與MAC子層 • MAC子層的處理方式又區分為兩種 • 集中式協調功能 (PCF；Point Coordination Function) • 分散式協調功能 (DCF；Distributed Coordination Function)

  4. 集中式協調功能 (PCF) • 需有人扮演集中協調者角色 • 由協調者輪流詢問 (Polling)各主機是否要發言 • 協調者通常由AP來擔任 • PCF架構的主控權在協調者身上 • 各主機間不具競爭性，屬於免競爭式 (Contention Free) 傳送 • 傳送過程不會有碰撞發生

  5. 分散式協調功能 (DCF) • 由要發送訊息的主機互相去爭取發送權 • 屬於競爭式 (Contention) 傳送機制 • 無論是Ad hoc或Infrastructure，每一個無線主機都具備這個功能 • 運用CSMA/CA進行通訊授權 • CSMA/CA • Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance；載波感測多重存取/碰撞避免

  6. 兼具PCF與DCF • PCF與DCF各有其優點 • 為了能同時具備PCF與DCF兩種機制 • 由協調者負責監督兩者間的切換 • 超級訊框 (Super Frame) • 免競爭與競爭的一個循環 • 超級訊框的分派依實際情況進行調整 • 每個超級訊框的長短不固定 • 免競爭傳輸與競爭傳輸所占比例不一樣

  7. 各類型間隔時間(Inter-Frame Space) • SIFS (Short IFS) • 短的訊框間隔，用來做立即性的回應 • RTS、CTS、ACK等 • 此類訊框比較重要，設定時間最短 • PIFS (PCF IFS) • PCF傳送 • DIFS (DCF IFS) • DCF傳送 • EIFS (Extended IFS) • 進行重送時 SIFS<PIFS<DIFS<EIFS

  8. 免競爭傳輸模式 • PIFS；PCF Inter-Frame Space • 免競爭結束 (CF-End；Contention Free End)

  9. 競爭傳輸模式(CSMA/CA) • DCF:CSMA/CA • 無線網路不容易偵測碰撞 • CSMA/CA改採碰撞避免 (Collision Avoidance) 方式減少碰撞發生的機率 • 有資料要傳送 • 偵測是否已有資料正在傳送 • 網路沒有資料傳送 • 等待一個訊框間隔 (IFS；Inter-Frame Space) 時間 • 確定網路上真的空閒後，再等待一個隨機產生的退讓時間 (Backoff Time)，以達成「碰撞避免」的目標

  10. CSMA/CA

  11. CSMA/CA相關的時間值 • 「訊框間隔」與「退讓時間」 • 「訊框間隔」時間 • 因訊框類型不同有幾種型式，重要性越高的訊框類型，間隔時間越短 • SIFS<PIFS<DIFS<EIFS • 退讓時間 • 以「時槽時間 (Slot Time)」為單位，依系統實體層與重傳次數的不同，以亂數產生

  12. 退讓過程 • 遇上相同間隔時間 => 發生碰撞 • 避免碰撞:以退讓時間進行等待 • 以「時槽時間 (Slot Time)」為單位 • 亂數隨機產生:競爭視窗 (CW；Contention Windows) • 產生相同退讓時間導致碰撞 • 再重傳

  13. CSMA/CA運作實例

  14. 碰撞發生的情形

  15. Wireless LAN Problem • 在Wireless LAN裏面，因為藉由空氣中傳輸，通常會遇到二個問題需要解決

  16. 網路配置向量(NAV；Net Allocation Vector) • 包含在RTS與CTS訊息中 • 告知需要多久時間才可以完成資料的傳送 • 其他主機看到RTS或CTS此記錄 • 將之記錄在自己節點的 NAV值內 • 這個向量值還沒歸零前 • 網路上的資料還在傳送 • 好像可偵測網路上是否有資料在傳送 • 也稱為虛擬載波偵測 (Virtual Carrier Sense)

  17. 運用NAV進行虛擬載波偵測

  18. CSMA/CA 流程 • 傳送端： • CS：Check Channel是否為Busy。 • IFS：等待IFS的時間 • CA：產生一random backoff window並等待backoff time • RTS/CTS：傳送RTS (Request to Send)並等待CTS (Clear to Send) • ACK：傳送並等待ACK • 接收端： • Channel active? • 接收並等待Channel關閉 • 確認frame大小、位址、FCS驗證是否正確無誤 • 回傳ACK

  19. 問題與討論

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