802.11的規格的關鍵在於MAC。MAC位於各式實體層之上,控制資料的傳輸。它負責核心的訊框封裝作業,以及與有線骨幹網路之間的互動。不同的實體層可能提供不同的傳輸速度,不過實體層之間必須彼此互通。
碰撞(collision)會浪費寶貴的傳輸資源,因此802.11轉而使用碰撞避免(CSMA/CA),而非使用Ethernet所採行的碰撞偵測(CSMA/CD)
802.11採用正面回應(positive acknowledgement)機制。所有傳送出去的frame必須得到回應,只要有任何一個環節失敗,該訊框即視為已經漏失。
隱藏節點的問題:
在無線網路中,隱藏節點所導致的碰撞問題相當難以偵測,因為無線收發器通常只有半雙工(half-duplex);亦即無法同時收送資料。為了防止碰撞產生,802.11允許工作站使用Reguest to Send(要求傳送,RTS)及Clear to Send(開始傳送,CTS)訊號來淨空傳送區域。
而RTS訊框、CTS訊框,資料訊框及最後回應訊框視為不可分割的作業。
一旦收到RTS,接收端會以CTS訊框回應。與RTS訊框一樣,CTS訊框會令附近的工作站保待持沉默,等到RTS/CTS完成交換程序,傳送端可以傳送待傳的訊框,無須擔心來自其它隱藏節點的干擾。
另外,使用者可以透過調整RTS門檻值(threshold)來控制RTS/CTS程序。只要大於此門檻值,就會進行RTS/CTS交換程序。小於此門檻值則會直接傳送訊框。
MAC存取模式與時機:
無線媒介的存取,是由協調功能(coordination function)所控管。
DCF(distributed coordination function):就是透過CSMA/CA判斷傳送前是否淨空。
PCF(point coordination function):只有中控型網路才會使用PCF。
HCF(hybrid coordination function):HCF允許工作站維護多組服務佇列。
載波偵測功能與網路配置向量:
802.11具備兩種載波偵測功能
1. Physical carrier-sensing:實體載波偵測由實體層所提供
2. Virtual carrier-sensing:虛擬載波由網路配置向量(Network Allocation Vector,簡稱NAV)所提供。802.11的訊框通常包含一個duration欄位,用來預訂一段媒介使用時間。NAV本身就是一個timer,當NAV為0表示媒介屬於閒置狀態,若不為0表示為忙碌狀態。
所有收到RTS訊框的工作站均會暫緩存取媒介,直到NAV消逝,然而不見得網路每一個工作站均會收到RTS訊框,因此,接收端會以CTS訊框加以回應,其中,亦包含NAV,不過為時較短。
802.11 MAC內建避免碰撞的功能,所以工作站會延遲媒介的存取,直到媒介再度閒置。當媒體閒置下來,高度優先的資料所等待的時間較短。
DCF允許多部獨立的工作站彼此互動,無須透過中央控管,因此可以運用於IBSS網路或中控型網路。
lifetime:傳送第一個訊框之後,life counter隨即啟動,一旦超過其時間,該訊框會被去掉。
速度較高的實體層會使用較短的時槽。工作站會隨機挑選某個槽,等待該時槽來以便存取媒介。所有slot的機會均相等。而數字越小的越先傳送。
和所有的802.11鍵路層(link layer)一樣,802.11可以傳送不同網路協定(network-layer protocol)和Ethernet不同的是802.11是以802.2的邏輯鍵路控制(logical-link control,簡稱LLC)封裝來攜帶上層協定。
競爭式資料服務:
802.11定義了兩組截然不同的基本交換程序。
DCF:用於競爭式服務(contention-based service)
PCF:用於免競爭服務(contention-free service)
群播(multi-cast)與廣播(broadcast)無法加以分割,也無須得到回應。整個基本交換過程祇牽涉到一個訊框,根據競爭式存取控制(contention-based access control)規則加以傳遞。傳送結束後,所有工作站必須等待一段DIFS時間,然後,在競爭期間(contention window)倒數隨機產生的延遲時間。因為只使用到一個訊框,所以NAV為0
單點傳播(unicast)必須得到回應以確保可靠性。
單一訊框(最後一個片段)及其正面回應:
此訊框會利用NAV為本身、回應及SIFS預訂媒介使用權。設定較長的NAV是為了替整個交換程序鎖住虛擬載波,以保証接收端可以回應。因此,交換程序是以ACK做為結束,ACK中的NAV被設為0
RTS/CTS:
為了保証媒介使用權及資料傳輸不被中斷,工作站可以RTS/CTS的交換方式。RTS訊框並未攜帶任何資料。RTS中的NAV可讓CTS完成作業,而CTS則可用來為資料訊框保留媒介使用權。
省電程序:
在RF系統中,放大器是最秏電的元件,由它負責將所送出的訊號放大,以及將所有的訊號放大至可以處理的準位。802.11工作站可以關閉無線電波收發器,並且定期進入休眠狀態,以維持最長的電池使用時間,在這一段時間,基地台會被每部處於休眠狀態的工作站暫存訊框。由省電狀態甦醒的工作站可以使用PS-Poll訊框取得這些暫存訊框。
1. 立即回應:基地台可以對PS-Poll(省電模式-輪詢)訊框立即做出回應。經過一段SIFS(短訊框間隔)時間,基地台即可傳送訊框。PS-Poll訊框的Duration/ID欄位中包含Association ID(連線識別碼),因此基地台可以判斷有哪一些訊框是為了該工作站產生的。
2. 延遲回應:基地台可以先回覆一個簡單回應,但並未立即採取實際的發送行動。使用延遲回應的優點之一,在於基地台方面的軟體較易實作,因為回應訊息可以透過晶片組韌體立即傳送,至於資料則可以予以暫存,然後依正常程序傳送。
多種速率支援:
能夠以不同速度作業的網路技術必須具備一種機制,可以協調出一種收發彼此均可以接受的資料率。
工作站通則:
1. 每部工作站均保有一份作業速度清單,其中記錄工作站與所連線BSS均支援的所有速率。
2. 每一個BSS必須負責維護一組(基本速率),亦即打算加入此BSS的工作站所必需支援的速率清單。任何傳送至群組接收位址的訊框必須以基本速率傳送,確保所有的工作站均可以正確解讀
3. 用來啟始訊框的控制訊框,如RTS與CTS的工作站,能夠以相同速率作業。
選速與降速
1. 訊號品質可以直接就訊噪比(signal-to-noise ratio)加以量測或間接觀察有多少訊框需要重傳。
2. 當訊號品質(signal quality)變差,晶片就會降速因應。
訊框的處理與橋接
1. 無線媒介至有線媒介(802.11至Ethernet)
2. 有線媒介至無線媒介(Ethernet至802.11)
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