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1、82.1基本数据传播机制理解. 0.1网络基本概念. 821网络元素Saton(A):具有802.1无线网卡的设备，涉及手机、笔记本电脑等。ccess int (AP):实现无线网络与固定网络连接功能的设备,一般也称作“热点”,它重要完毕SA与T之间数据的转发、STA与骨干网之间数据的转发以及必要的管理工作。本文中将AP和STA通称为Nd(节点)。Wirless Medim （W）:STA之间以及T与AP之间传递数据的通道，即无线链路。无线链路一词相对直观和容易理解,本文中的用无线链路只带WM。DistribtionSysem (DS):8023.11中的一种逻辑概念，一般涉及两部分：骨干网以
2、及AP的帧分发机制。这里的骨干网指的是连接各AP的固网,一般可以理解为以太网;P的帧分发机制则完毕骨干网与STA、以及A与A之间的数据帧转发工作。.2 82.1组网方式Indepent Bsic SeviceSet (BS) IBSS中只有STA和WM,没有AP和DS IBSS内的通信只能发生在STA直接通信距离内 BS内SA间的通信都是点到点直接通信,没有转发图1IBSS网络构造Ifratructure Bic Serice Se (BSS) BS内有ST、AP和WM,但没有DS B的范畴由AP的覆盖范畴决定 S内的各STA的通信均由A中转，不能直接通信 BS内SA在通信前必须先与AP进行关
3、联 (asote),建立SA-P的相应绑定关系 SA总是关联的发起方，AP是响应方并决定与否容许STA的加入 一种STA同一时刻最多只能与一种P进行关联 P的存在使得各TA可以以省电 (oeving: ) 模式工作图2 SS网络构造Eteded Sevice St (S) 多种BSS串在一起构成一种SS,同一ESS内的所有AP使用同一种SSID (Servi SeIdntife） 一种E内的各BS由DS连接起来图3SS网络构造2. 0.1数据传播的基本问题及解决方案.1 数据传播的可靠性将数据精确无误地送达目的地是任何通信技术的基本规定。802.1中引入多种机制来保证数据传播的可靠性。2.1.
4、 CK机制接受方成功接受到一种帧后,向发送方答复一种Ack帧进行确认。这里的成功接受意味着MAC帧已经收到且S校验成果对的。图 引入CK后的帧交互机制一般状况下有两种帧规定Ack帧的确认：n 单播帧：单播帧的接受者必须向发送者答复Ac进行确认n ToDS域为的多播/广播帧:TD为1意味着这个报文需要由AP转发到里去，A向发送方确认报文已收到并会被转到DS里去。此时其她STA不答复。多播/广播帧不规定、也不能规定收到该帧的每个节点都AC答复,由于这样既无必要，P也无法解决。发送方收不到A帧的也许状况有：n 接受方未接受到帧,因此没有答复Ackn 接受方收帧过程出错,或是对帧的S校验失败，没有答复
5、Ackn 接受方成功收到帧，但发送方没有成功收到Ack帧不管是那种状况，发送方都会觉得发送失败并启动重传。21.2重传机制80.11中提供一种门限值RTSTres，长于或等于该门限值的帧被觉得是长帧,而短于该门限值的帧被觉得是短帧。系统为每一种即将传播的帧（impending frae)都相应地配备有一种重发计数器(Rety Cuner），长帧则为LR(Lon RC),短帧则为SRC（hrt RC)。每重传一次，相应的RC就加1。系统中对帧的重传次数是有限制的。如果重传次数达到上限但传播仍然没有成功,该帧将被丢弃。此外系统对每一帧的有效时间也是有限制的,也就是说每一帧都应当在一定期间内被成功发
6、出，否则该帧就失效了,系统会将其丢弃。综上所述,帧的重传不会无限制的反复下去,当发生下述状况之一时，重传终结:n 得到了接受方的Ak，发送成功；n 重传次数达到上限但仍未收到接受方的A,发送失败,弃帧;n 目前帧已通过了有效时期但仍未收到接受方的Ack,发送失败,弃帧。重传意味着对帧的缓冲,意味着对系统内存及其她资源的占用。而帧越长,对系统内存的占用就越多。因此按帧的的长短进行分类,减少长帧的重传上限,有助于提高系统资源的运用效率。鉴于发送方没收到Ak的也许因素,重传有也许导致接受方收到反复帧，因此接受方需要相应的反复帧过滤机制。2.13 反复帧过滤机制802.1网络中的每一种节点，涉及T和，
7、都会根据所收到的帧来缓存并更新组合，对于每一种对端地址,只需要保存近来收到的帧的地址,帧序号，分片序号组合。收帧过程中，如果接受端发现目前帧是一种重传帧(帧中的RetryBit为1）,则根据目前帧的发送者地址找到缓存中相应的。如果目前帧的帧序号不不小于或等于组合中的帧序号,或者帧序号相似但是分片序号不不小于或等于组合中的帧序号，接受方会将该帧觉得是反复帧而将其丢弃。如果目前帧中的RetryBit为0,接受端将不会启动反复帧过滤机制。对反复帧,接受方仍然答复ACK帧,以免发送方不断重传。1.4 分片机制根据帧格式的定义,802.1帧中负载的最大长度为3424字节。对于更长的数据,则需要将其分片成
8、多种帧构成分片序列来完毕传播。2.11的分片序列中,除了最后一片,所有分片大小都应同样，且应当是偶数个字节。整个分片序列共享一种帧序号,帧序号表达各分片在整个序列中的位置。除了最后一片外，所有分片中的orFra域都应设为0以告知接受者尚有后续分片。根据帧格式的定义,分片号由比特的二进制序列表达，阐明一帧数据最多只能有16个分片。接受方先将所收到的分片缓存，收齐所有分片后按照分片号的先后顺序重新组装。如果未能收齐所有分片或者重组失败，接受方将直接丢弃整个分片序列。在正常状况下,接受者应对每一种收到的分片立即答复AC，收到CK后发送方继续发送下一种分片。如果某个分片没有被ACK,发送方将对该分片启
9、动重传机制。显然，任何一种分片的发送失败都会导致整个序列的发送失败。对大的数据包进行分片解决，可以提高传播的可靠性。2.2 隐藏节点(hdn de）问题考虑下图所示的状况:od和node3都在node2的收发区域内，但ne1不在nod3的收发区域,因此对于3相对于e而言是一种“隐藏节点”。同样,nd3也是noe1的“隐藏节点”。如果不加任何约束的话，noe1和nde3很有也许同步向de2发送数据,而no2无法辨别并成功接受,因而发生冲突。图隐藏节点问题802.1中RTS/CT机制可以较好的解决这个问题。22 TSCTS机制引入RTS/CTS机制后,节点之间的数据发送过程如下图所示：图6 引入R
10、C机制后的帧交互当Node1要向Node2发送数据时,先发送一种RS (Requet ToSend) 帧,如果Node2可以接受,则回应一种TS （CS） 帧。收到CTS帧后,Noe就可以放心地将数据帧发出并等待Nod的ACK。R帧一方面发出了一种对node2信道资源的预留祈求，另一方面,收到该RS帧的其她node将“沉默”,在RS帧Duratio域中所规定的时间内不发送数据,以保证noe1能成功发送完数据并收到AK帧。同样地，CTS帧一方面响应了node1的预留祈求，另一方面,收到该CT帧的其她node (如Nde3) 也将“沉默”,在CTS帧Duraion域中规定的时间内不发数据，保证No
11、e能成功接受完数据帧并答复ACK。TCTS帧大大减少了数据冲突发生地也许性,但是由于TSCT交互增长了额外的数据交互量,对于某些小数据帧的交互来说，这部分额外的数据量明显减少了链路的有效运用率。因此802.11系统中提供了一种门限值RTShreshold,不小于该门限值的数据帧的交互才使用RT/CS机制。并且该门限值也是可以变化的，如果该门限值设为0，那么就意味着所有的数据帧交互都会采用RT/CTS机制，而如果该门限值不小于802.1帧的最大值，那么就意味着所有的数据帧交互都不采用TS/CT机制而是直接发送。RTS/CS机制对于单帧的数据交互可以起到较好的保护作用,但何时可以发送RS帧?目前帧
12、发送完毕之后,其他节点又该如何发起下一次数据交互并且没有数据冲突?简朴的RS/S机制并不能解决这个问题。HidenNode的问题其实链路信道复用问题的一种体现。我们需要一种全面的机制来实现对无线链路的互斥访问和公平分派。82.中该机制是通过协调函数（CF：Cordiationunction）来实现的。80.1支持三种协调函数:DCF（isribtd CF)、PCF（ointCF）和CF（Hybid CF）。其中DCF是其她两种协调函数的基本,是0.11中最基本的无线链路管理和控制机制。. DCF采用CSMACA机制来监测无线链路的忙闲状态，采用随机退避时间(rdom bckof time)来完
13、毕对空闲链路的争夺和分派。3.1F（InteFramepacig)8011中的帧间距不仅仅是持续发送的各帧之间用于彼此辨别的间隔,还是对不同类型数据帧提供不同服务优先级的重要构成部分，是DCF机制重要的一部分。02.11中定义了五种帧间距:(Shr IFS)、PIF(PCIF）、IFS（Dat IS）、EIFS(ExeddFS)和AFS(rbitran IFS)，其中PIFS和AIFS不在DCF中使用,此处先不讨论。11中的IFS是以时间为单位来表达的,SS、DIFS和EIS的具体值会因PHY层定义的不同而不同，但相对于具体一种HY而言，它们的值都是固定的。SFS时间最短，它只应用在如下几种数
14、据帧之前:n A帧n 答复R的TS帧n 一种分片序列中的各分片IFS较IFS更长，是节点开始竞争之前链路必须持续空闲的最短时间。在近来一次的数据包接受无误的状况下,当节点检测到介质的持续空闲时间达到DF时，才干启动退避算法。如果近来一次的数据包接受发生了错误,节点只能在检测到截止持续空闲时间达到EI后才干启动退避算法。IFS较DIS要长。3.冲突检测机制冲突检测机制用于监测无线链路的忙闲状况。理论上，冲突检测机制既可以在物理层实现,也可以在AC层实现。然而由于天线的半双工特性,物理层冲突检测机制实现难度大且成本高昂。因此一般都采用MA层提供的虚拟冲突机制(VrualS)。虚拟冲突机制引入NV(Networ AllcaionVector），并通过对NA的更新与检测来确认链路的忙闲状况。AV可以看作是一种时钟，它记录的其实是链路上目前的数据交互还要持续的时间。NAV不为0就意味着目前链路上有数据交互在发生。80211的MC帧头中有一种字节的Duatin/D域,绝大多数的帧(除了用于PC中的PS-ol帧外)都在该域中设立目前的数据交
