# 無線通訊網路概論

## 802.11 網路架構概觀

### 無線區域網路的特性
- 網路目的位址(Destination Address)不等於目的地點(Destination Location)
- 無線區域網路的傳輸媒介會影響整個網路架構設計
- 兩點之間的距離是有限的，因為射頻傳送的訊號會隨距離衰減。
- **在無線網路會有一個radio range**
- 使用了一個共享的傳輸媒介 - 微波頻段
- **只要是共享的東西都可以非同步做使用。**
- 同步機制: **Synchroniztion Mechanism**
- 大部分的通訊協定都會有同步機制。
- 傳輸的訊號未被保護，易受外界雜訊的干擾
- 因為傳輸媒介是一個開放空間，資料傳送的安全性比有線網路差。
- 網路拓撲結構經常變動。
- 無線區域網路要能處理移動主機
- 無線區域網路和其他 IEEE 802 網路曾間的關係不同
- 除了上面所列的四項不同之外，802.11還有一些其他特徵
- 802.11 採用 CSMA/CA
- **CSMA/CA: Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance**
- 訊號採用廣播的方式傳送（所以才會發生碰撞）
- 當節點要發送訊號時，會先偵測通道是否有其他節點正在使用（carrier sense）
- 當通道沒有被其他節點使用時，就傳送封包
- 封包傳送之後立即檢查是否發生碰撞（carrier detection），若是發生碰撞則對通道發出高頻訊號高知其他節點已經發生碰撞
- 碰撞後隨機等待一段時間重新發送封包
- 嘗試 15 次都失敗的話則告知上層 Timeout
- 802.11 提供 `分散式協調功能`，與 `集中式協調功能` 兩種不同的資料傳送方式。
- 802.11 提供認證(Authentication)及資料保密(Privacy)功能。

### 802.11的網路架構

### 裝置得移動性
- 在同一擷取點涵蓋範圍下移動
- 在同一ESS下跨BBS移動
- 跨不同ESS

### 802.11 無線區域網路的軟體架構
- 主要可分為主機的服務和配送系統服務

### 主機的服務
- 身份確認服務
- 撤銷身份確認服務
- 隱密性服務
- 802.11封包傳送

### 配送系統服務
- 聯結服務
- 重聯結服務
- 取消聯結服務
- 分送服務
- 整合服務

## 802.11 傳輸媒介存取控制
- 可靠的資料傳送機制
- 針對無線媒體的使用，提供公平分享的功能
- 分散協調功能（DCF）
- 集中式協調功能（PCF）
- 針對所傳送的資料提供資訊保護

### RTS/CTS 機制
Request to send
Clear to send
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- 網路配置向量
- NAV: Network Allocation Vector
- RTS 門檻值
- 網路卡在出廠時，就已設好RTS門檻值，一般會設成180個位元組，這個數值有些網路卡會提供使用者來更改，有些則否

### 重傳計次器
- 短訊框重傳計次器
- 長訊框重傳計次器

## 傳輸媒介存取控制
- 介紹CSMA的基本規則
- 解釋訊框間隔(Inter Frame Space)
- 倒退機制(BackOff)
- 解釋CSMA/CA的避免碰撞(CA)機制

### MAC 通訊協定架構(DCF與PCF的關係)

### 載波感測多重存取(CSMA)
- 步驟一：當工作站有資料要傳送，先偵測傳輸媒介是否空閒(即沒有載波)。如果傳輸媒介是否空閒則工作站馬上可以傳送。
- 步驟二：如果傳輸媒介是在忙碌，則工作站須等到傳輸媒介由忙碌變成空閒時，再來傳送。

#### 可能會發生兩個狀況
- 不保證訊框基本交換單元一氣呵成做完
- 若有兩個以上的訊框在ˋ傳輸媒介忙碌時到達，而同時傳送資料，造成訊框碰撞，降低系統的傳輸速率。

### 訊框間隔
- 傳輸媒介變成空閒時會先等待一段時間間隔，這一小段我們稱為「訊框間隔」（Inter-Frame Space, IFS）
- 四種訊框間隔
- 短訊框間隔(SIFS)
- SIFS < PIFS < DIFS < EIFS
- PCF訊框間隔(PIFS)
- PIFS = SIFS 時槽時間
- DCF訊框間隔(DIFS)
- DIFS = SIFS + 2 x 時槽時間
- 延長訊框間隔(EIFS)


### 二元指數倒退機制（Binary backoff）
要是針對各 種網路狀態調整成適合的競爭視窗，改善了SKEB 在網路負載越高時，需要多次連續成功或失敗才能 改變競爭視窗

> `W=min((CWmin+1)x2^N-1, CWmax)`

例如DSSS的CWmin=31，訊框第一次傳送(N=0)則W=31; 第一次重傳(N=1)則W=(31+1)x2-1=63; 第二次重傳(N=2)則W=127


### DSSS 競爭視窗大小
- 步驟一：先偵測傳輸媒介是否空閒。如果傳輸媒介為空閒，且空閒時間大於DIFS，則工作站在等DIFS時間之後馬上傳送資料。
- 步驟二：如果偵測到傳輸媒介在忙碌
1. 由忙碌變空閒時，再等DIFS之時間，然後工作站進入倒數計時，等待一段「後退時間」。等完後退時間再傳送。
2. 發生碰撞，則工作站中止傳送，檢查重傳次數是否已用完，若沒用完則跳回步驟二之(1)。若重傳次數已用完，則停止嘗試傳送，報告MAC使用者傳送失敗。