载波监听与网络分配矢量

载波监听：

物理载波监听：有物理层提供，需要采用特殊硬件，而且价格不菲。除此之外不能解决隐藏节点问题。

虚拟载波监听：采用网络分配矢量，使用一个Duration字段来预订一段媒体的使用时间。


网络分配矢量：（Network Allocation Vector）

保证工作站的原子操作不被中断。

方式：RTS／CTS帧，中都带一个Duration字段。收到RTS／CTS的非Reciver／Sender工作站会静默Duration时间，用来使得Sender和Reciver之间传递数据报。


原子操作：不可分割的单一事务单元，一般采用肯定确认机制实现。

隐藏节点问题：


Node1与node3互为隐藏节点。Node1与node3可能在某一时刻同时与node2传送数据，可能导致node2无法响应任何数据。（无线信道是半双工的，由于node1和node3不知道对方的存在所以，这两个节点可能同时向信道上发送数据包，导致node2无法处理这种数据。）

几个基本术语：

BSS：Basic Service Set基本服务集


DCF：Distributed Coordination Function分布式协调功能（有竞争）

PCF：Point Coordination Function 点协调功能（无竞争）

 

载波监听：carrier sensing

物理载波监听：由物理层提供，无法解决隐藏节点问题，而且需要特殊硬件结构，成本高。

虚拟载波监听：有网络分配矢量NAV实现。利用Duration字段来预订一段媒介的使用时间（实际上相当于一个定时器的功能）。利用NAV可以使工作站原子操作不被中断。

 

帧间间隔（Interframe Space 即IFS）：

PCF帧间间隔：PIFS无竞争操作中，优先级最高。

DCF帧间间隔：DIFS竞争式服务中最短的媒介闲置时间。

SIFS：短帧间隔时间。用于优先级高的场所比如RTS和CTS之间，用以保证数据传输的原子性。利用SIFS和NAV，工作站可以持续掌握信道一段时间。

扩展帧间隔：EIFS，时间间隔不固定，一般出错时使用。

 

利用DCF进行基于竞争的访问：

无线网络传输中大部分操作均会采用DCF，他提供类似于Ethernet的基于竞争的服务。DCF允许多个Station独立彼此交互，无需通过AP，故可以用于IBSS（Independent BSS）

 

DCF传输的两项基本原则：

  1. 如果媒介闲置时间长于DIFS，便可以立即进行传输。如果之前的帧接收无误，则空出一段DIFS；如果之前的帧接收有误，则空出一段EIFS。

  2. 如果媒介处于忙碌状态，则Station必须等待一段时间，便于信道到再度空闲，802.11称之为访问时延，工作站等待一段DIFS，同时准备指数退避过程。

错误恢复（error recovery 只是发送端的责任）

  1. 唯有收到ACK才表示发送成功。原子交换操作必须完全完成。

  2. 单播数据必须被确认，广播数据不予确认。

  3. 只要发送失败，重试计数器就会累加，然后重新发送。发送失败的原因：访问媒介失败，或则得不到确认。

当所收到的媒介预订时间比当前NAV还有长时工作站就会更新NAV，多帧序列可以再传送过程的每个步骤中更新NAV。

在SIFS之后，传输的帧的优先级较高；这些帧包括：ACK、RTS/CTS片段序列中的帧片段。

这些帧有一下特点：

  1. 一旦发出第一次帧，工作站就能去得信道的控制权，后继帧用SIFS进行传送；

  2. 传送过程中NAV可以更新。

如果较高层的数据包的大小超过所设定的阈值（threshhold），则必须加以分段。

DCF与错误恢复：

错误检测与更正是有开始原子帧交换过程的工作站来担任。一旦检测到错误该工作站必须重新发送这个数据包。只要重发，重发计数器就会累加。

每个帧或者帧片段都会对应一个帧计数器，而工作站本身有两个重试计数器：长帧计数器和短帧计数器（由RTS/CTS 的阈值来决定）

短帧计数器会在下列情况下清零：

  • 传送的RTS得到CTS回应

  • 之前未分段的帧得到MAC层的响应

  • 收到广播帧或者组播帧

长帧计数器会在下列情况下清零：

  • 之前收到的帧大于RTS阈值并得到MAC层的响应

  • 收到广播帧或者组播帧

除了相应的重试计数器，MAC会赋予每个帧片段一个最长的生存时间。当生存计数器的值超过这个值时，这个帧就会被丢弃，并且其余的帧也不会重试。上层协议会检测到数据丢失而予以重传。

之所以有长帧和短帧的区别，主要的目的是为了让网管人员用不同的帧来调整网络的稳定性。由于长帧有较大的体积而需要较大的缓存空间，所以网管人员可以放宽对长帧的重传限制，来实现减小对缓存空间的需求。

DCF退避算法：

当帧传送完成后，经过一段DIFS时间后，工作站试图重传之前拥堵的数据。这之后一段时间称之为contention window 或者backoff window。此窗口可以进一步分为若干个时隙（slot），每个时隙都有一个编号。工作站随机从中选取一个时隙，在这个时隙到来时进行访问信道。

当多个工作站同时访问信道时，获取时隙编号小的工作站将获得信道的访问权（先到先得）。其他信道在所选取的时隙到来时发现信道已被占用，则进行重试。首先重试计数器将会曾一，backoff window将会扩大（一般竞争窗口的大小收到物理层的限制，达到这个限制这个数据包将会被丢弃）。如果接下来，该工作站获得了信道的访问权，那么竞争窗口的大小将会恢复初始值。

帧的分段与重组的理由：

  • 当上层帧过大时，只有将帧进行分组，无线信道才能进行传送；

  • 当干扰存在时，分段有助于提高帧传输的可靠性。

  • 在数据链路层帧分段还有如下好处：首先可以提升传送的

帧格式中的地址段：

MAC使用四个地址段（并不是所有的帧都用到这四个地址段，更具帧的类型而又差异）：

目的地址，来源地址，接收端地址，发送端地址




posted @ 2012-10-30 17:01  he_qiao_2010  阅读(307)  评论(0)    收藏  举报