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第七章 區域網路原理II
無線區域網路協定
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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。
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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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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
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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
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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
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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
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免競爭傳輸模式
 PIFS；PCF Inter-Frame Space
 免競爭結束 (CF-End；Contention Free End)
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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
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CSMA/CA
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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
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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
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CSMA/CA運作實例
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碰撞發生的情形
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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
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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)
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運用NAV進行虛擬載波偵測
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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
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問題與討論
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