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課程參與度之評估方式

課程參與度之評估方式. 上課時必須專心聽講，跟上進度，參與討論 扣分項目 玩線上遊戲一次扣 1 分 玩手機一次扣 1 分 睡覺一次扣 1 分 聊天一次扣 1 分 無法回答老師提出的問題一次扣 1 分 加分項目 主動回答老師的問題一次加 2 分 找出老師程式中的錯誤一次加 1 分 修正老師程式中的錯誤一次加 4 分. 無線通訊網路 CH03 WiFi 協定. 鄧姚文. 大綱. WiFi 簡介 IEEE 802.11 網路架構簡介 IEEE 802.11 之媒體存取層 IEEE 802.11e 服務品質保證

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課程參與度之評估方式

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  1. 課程參與度之評估方式 • 上課時必須專心聽講，跟上進度，參與討論 • 扣分項目 • 玩線上遊戲一次扣1分 • 玩手機一次扣1分 • 睡覺一次扣1分 • 聊天一次扣1分 • 無法回答老師提出的問題一次扣1分 • 加分項目 • 主動回答老師的問題一次加2分 • 找出老師程式中的錯誤一次加1分 • 修正老師程式中的錯誤一次加4分

  2. 無線通訊網路CH03 WiFi 協定 鄧姚文

  3. 大綱 WiFi 簡介 IEEE 802.11 網路架構簡介 IEEE 802.11 之媒體存取層 IEEE 802.11e 服務品質保證 IEEE 802.11 省電機制

  4. 3.1 WiFi 簡介 • Wi-Fi • Wireless Fidelity • 無線保真 • 泛指符合 IEEE 802.11 系列的標準或擴充開發出的 WLAN 通訊產品。 • Wi-Fi聯盟的認證

  5. 3.2 IEEE 802.11 網路架構簡介 • IEEE 802.11 定義兩種基本服務組合（Basic Service Set, BSS）。 • 中控型基本服務組合（Infrastructure BSS） • 由基地台（Access Point, AP）負責所有的傳輸 • 包括同一服務區域中所有行動節點之間的通訊。 • 獨立型基本服務組合（Independent BSS, IBSS） • 工作站能彼此為直接通訊，無須透過基地台協助。

  6. 兩種基本服務組合

  7. 3.2 IEEE 802.11 網路架構簡介 • 延伸服務組合（Extended Service Set, ESS） • 藉由無線網路橋接器（Router）連接數個 BSS 的組成。

  8. 3.3 IEEE 802.11 之媒體存取層 • IEEE 802.11 MAC 規範兩種協調功能 • 分散式協調功能 • Distributed Coordination Function, DCF • 中樞協調功能 • Point Coordination Function, PCF

  9. Medium Access Control (CSMA/CA) • Carrier sensing: Listen before talking • Handshaking to infer collisions • DATA-ACK packets • Collision Avoidance • RTS-CTS-DATA-ACK to request medium • Duration information in each packet • Random back off after collision is detected • Net Allocation Vector (NAV) to reserve bandwidth • Hidden nodes use CTS duration information

  10. 分散式協調功能（DCF） • 標準 CSMA/CA 的存取機制 • 工作站在傳送資料之前，先檢查無線媒介的狀態。 • 無線媒介為淨空狀態 • 延遲一段時間，若在此段時間內，媒介仍為淨空，工作站即可開始傳送資料。 • 無線媒介為忙碌狀態 • 延遲等待一段時間，再隨機選取一個延遲（Backoff）時間 • 延遲時間唯有當媒介為淨空狀態時才會遞減，當延後時間遞減為零時，即可開始傳送資料。

  11. 分散式協調功能（DCF） 訊框間隔（Inter-frame Space, IFS） 優先權高的訊框 IFS 較短 優先權低的訊框 IFS 較長

  12. 分散式協調功能（DCF） • 短訊框間隔（Short IFS, SIFS） • RTS, CTS, ACK • 中樞協調功能訊框間隔（PCF IFS, PIFS） • 分散式協調功能訊框間隔（DCF IFS, DIFS） • 延長訊框間隔（Extended IFS, EIFS） • 碰撞後重送

  13. 延遲 • Backoff後退，退讓 • 如果大家的延遲時間相同，碰撞之後再次傳送仍然是碰撞 • 以隨機亂數降低延遲時間相同的機率 • 隨機亂數的範圍隨著碰撞次數的增加呈指數增長 • Binary Exponential Backoff • 23=>24=>25=>26=>27=>28

  14. Backoff

  15. 分散式協調功能 DCF

  16. 正面回覆 Positive Acknowledgment • IEEE 802.11 無法保證訊框一定成功傳送 • 接收端收到訊框後，隔一段 SIFS 時間回傳正面回覆訊框（ACK）。 • 訊框傳送後，傳送端必須等待接收端的 ACK • 傳送端收到接收端的 ACK才能確認傳送成功 • 如果沒收到接收端的 ACK 代表傳送失敗

  17. 正面回覆 Positive Acknowledgment

  18. 隱藏節點問題Hidden Terminals Problem

  19. 四段交握4-way Handshake • 解決隱藏節點問題 • RTS Threshold • 資料長度大於RTSThreshold才使用4-way handshake

  20. 網路分配向量Network Allocate Vector, NAV • 記載工作站使用媒介的時間長度 • 在NAV 時間內媒介都是忙碌的

  21. Network Allocation Vector (NAV) • Virtual carrier sensing • Save power • The MAC layer frame headers contain a Duration field • The stations listening on the wireless medium read the Duration field and set their NAV • an indicator for a station on how long it must defer from accessing the medium. • The NAV may be thought of as a counter • counts down to zero at a uniform rate

  22. 3.3 IEEE 802.11 之媒體存取層 • 無線電波易受干擾 • 傳送的資料封包長度越長，越容易造成封包傳輸失敗 • 將過長之封包切割，以提升訊框傳送的可靠度 • 切割的工作由傳送端負責 • 接收端將被切割之訊框重組

  23. 中樞協調功能（PCF） • 免競爭服務 • Contention-Free • 必須有 AP 作為中樞協調者（Point coordinator） • 中控型網路中才有中樞協調功能服務

  24. 中樞協調功能（PCF） • 中樞協調者以 CF-Poll 逐一詢問轄下的工作站 • 中樞協調者等待媒介淨空 PIFS 時間 • 免競爭期間開始 • 中樞協調者發送夾帶 DTIM（Delivery Traffic Indication Message）元件的 Beacon 訊框 • 結束免競爭期間 • 中樞協調者發送 CF-End • 每兩個 Beacon Interval 出現一次 CF

  25. Beacon • A beacon is an intentionally conspicuous device designed to attract attention to a specific location. • AP 定期發出 Beacon讓大家知道它的存在 • 100ms • 可以關掉（隱藏）

  26. 中樞協調功能（PCF）

  27. 中樞協調功能（PCF） 3 AP 和 工作站互傳資料

  28. 中樞協調功能（PCF） AP 不送資料

  29. 3.4 IEEE 802.11e 服務品質保證 • Quality of Service, QoS • 3.4.1 增強分散式通道存取 EDCA • Enhanced Distributed Channel Access, EDCA • HCF Control Channel Access, HCCA • Hybrid Coordination Function, HCF

  30. 3.4 IEEE 802.11e 服務品質保證 • 3.4.1 增強分散式通道存取 EDCA • 類似 IEEE 802.11 的 DCF 模式 • 將訊務進一步針對其特性分成四種存取種類，每一種種類使用不一樣的競爭參數，使得各種類有它們自己的優先權。

  31. 3.4 IEEE 802.11e 服務品質保證 3.4.2 訊務區別（Traffic Differentiation）

  32. 訊務區別Traffic Differentiation AIFS（Arbitration Inter-Frame Space） 競爭視窗（Contention Window, CW）

  33. 訊務區別Traffic Differentiation

  34. EDCA 緩衝器架構及參數組合資訊元素 EDCA 有四個緩衝器，每一個緩衝器分別用來儲存一種存取種類的封包。

  35. EDCA 緩衝器架構

  36. 極限傳送機會(TXOP Limit) 每次該存取種類一旦競爭到媒介使用權，則該存取種類所可以連續使用媒介的最長時間長度 該存取種類可以佔用媒介的時間必須小於等於 TXOP Limit，不可以超過 若 QAP 所指定的 TXOP limit 值為 0，表示該存取種類一旦競爭到媒介，只能傳送一個資料封包，不可以多傳。

  37. 3.4.4 媒介競爭的例子

  38. 3.5 IEEE 802.11 省電機制 • 電源管理協定 Power Management • 工作站藉由進入睡眠模式節省電力 • 電力控制協定 Power Control • 工作站可動態調整發送封包的所需電力以達到省電。

  39. 3.5.1 IEEE 802.11 電源管理機制 在省電模式下的工作站會每隔一個聆聽間隔(Listen Interval)醒來接收 Beacon。 啟動模式的工作站則在 Beacon 中夾帶訊務指示對照表（Traffic Indication Map, TIM）告知省電模式下的工作站有資料待取。 當工作站聽到 TIM 中有資料待取資訊時，工作站會發出 Poll 訊框給基地台，以取得暫存的訊息。

  40. 3.5.2 中控型網路的電源管理 暫存資料的工作由中控協調者處理 中控協調者在 Beacon 中發出 TIM 告知工作站有資料待取 當有資料待取的工作站聽到 TIM 時，發出 PS-Poll 訊框給中控協調者，以取得暫存的訊息。

  41. 3.5.2 中控型網路的電源管理

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