第8 章過程管理

• 2022 年 4 月 16 日
• 筆記
• IC設計基礎I之802.11

一  前言

       由於無線介質存在如下問題：

1.無線介質並不穩定。

2.沒有實體的界限，未經授權的使用者便可趁虛而入。

故推出管理功能。802.11 管理過程是由用戶端設備與網基礎結構彼此分工合作。

二  正文

8.1 管理架構

802.11 管理架構由三個元件組成：MAC 層管理單元（MAC layer management entity，簡稱MLME），物理層管理單元（physical-layer management entity，簡稱PLME）以及系統管

理單元（system management entity，簡稱SME）。

SME 是使用者和設備驅動程式跟802.11 網路介面互動和取得狀態資訊的方式。

簡記OSI七層：悟(物理層)空(數據鏈路層MAC)網傳會表白(應用層)

8.2 掃描

在無線領域，工作站加入任何網路必須進行辨識工作。

在所在區域辨識先用網路的程式稱為掃描。

兩種網路組合：

1. BSS為基本服務組合(有兩種類型：基礎型和獨立型，獨立性沒有基地台，工作站間 的連接。)
2. 延伸式服務區域(幾個BSS 串連（extended serviceESS）)

所有位於同一個ESS 的基地台將會使用相同的服務組合識別碼（set identifier，簡稱SSID），通常就是使用者所謂的網路「名稱」。

參數如下：

BSSType（independent、infrastructure 或both）

掃描時，可以指定所要搜尋的網路屬於那種類型。

BSSID（individual 或broadcast）

工作站可以針對所要加入的特定網路（individual）進行掃描，或者掃描允許該工作站加

入的所有網路（broadcast）。

注釋：每個BSS都會被賦予一個BSSID，它是一個長度為48位的二進位標識符，用來識別不同的BSS。BSSID可以視為BSS的編號/地址。

SSID（「network name」）

SSID 系用來指定某個延伸服務組合（extended service set）的位元串。大部分的產品會將SSID 視為網路名稱。

ScanType（active 或passive）

主動（active )掃描會主動傳送Probe Request 幀，以辨識該區有哪些網路存在。被動（passive）掃描則是被動聆聽Beacon 幀，以節省電池的電力。

注釋：Beacon幀為信標幀。

ChannelList

進行掃描時，若非主動送出Probe Request 幀，就是在某個頻道被動聆聽目前有哪些網路存在。

802.11 允許工作站指定所要嘗試的頻道表（ChannelList）。

ProbeDelay

主動掃描探測某個頻道期間，為了避免工作站一直等不到Probe Response 幀，所設置的逾時計時器，以微秒為單位。用來防止某個閑置的頻道讓整個程式停擺。

ProbeDelay

主動掃描探測某個頻道期間，為了避免工作站一直等不到Probe Response 幀，所設置的逾時計時器，以微秒為單位。用來防止某個閑置的頻道讓整個程式停擺。

MinChannelTime 與 MaxChannelTime

以TU（時間單位）來指定這兩個值，意指掃描每個特定頻道時，所使用的最小與最大的時間量。

8.2.1 被動掃描

被動掃描（passive scanning）可以節省電池的電力，因為不需要傳送任何訊號。在被動掃描中，工作站會在頻道表（channel list）所列的各個頻道之間不斷切換，並靜候Beacon 幀

的到來。

注釋：主動（active )掃描會主動傳送Probe Request 幀，以辨識該區有哪些網路存在。故主動掃描或被動針對工作站而言。

Beacon 在設計上是為了讓工作站得知，加入某個基本服務組合（basic service set，簡稱BSS）所需要的參數，以便進行通訊。

在圖8-2 中，行動式工作站以被動掃描找出該區所有BSS；通過聆聽來自前三部基地台的Beacon 幀。如果該工作站並未收到來自第四部基地台的Beacon，就會回報目前只發現三個BSS。

8.2.2 主動掃描

主動掃描（active scanning）中，在每個頻道上，工作站都會發出Probe Request 幀，請求某個特定網路予以回應。

如下的程式：

1.跳至某個頻道，然後等候來訊顯示(indication of an imcoming frame），或者等到ProbeDelay 計時器逾時。

2.利用基本的DCF 訪問程式取得介質使用權，然後送出一個Probe Request 幀。

3.至少等候一段最短的頻道時間（即MinChannelTime）。

a.如果介質並不忙碌，表示沒有網路存在。因此可以跳至下個頻道。

b.如果在MinChannelTime 這段期間介質非常忙碌，就繼續等候一段時間。

直到最長的頻道時間（即MaxChannelTime），然後處理任何的Probe Response 幀。當網路收到搜尋其所屬之延伸服務組合的Probe Request（探查要求），就會發出Probe

Response（探查回應）幀。broadcast SSID(每個基地台都會回應的幀)

每個BSS 中，至少必須有一部工作站負責回應Probe Request。傳送上一個Beacon 幀的工作站，也必須負責傳送必要的Probe Response 幀。在infrastructure（基礎型）網路里，是由基地台負責傳送Beacon 幀，因此它也必須負責回應以Probe Request 在該區搜尋網路的工作站。在IBSS（獨立型基本服務組合）中，工作站彼此輪流負責傳送Beacon 幀，因此負責傳送Probe Response 的工作站會經常改變。Probe Response 屬於單點傳播( unicast )管理幀，因此必須符合MAC 的正面回應（positive acknowledgment）規範。

注釋：掃描程式的目的，在於找出工作站可以加入的所有基本服務區

圖8-3 所示為Probe 幀之間的關係，以及掃描時可以設置的各種時間間隔。

在圖8-3(a）中，某部行動式工作站發出probe request（探查要求）資訊，而有2 部基地台加以回應。在介質（medium）中進行的動作如圖8-3(b)所示。在取得介質使用權後，進行主動掃描的工作站會送出Probe Request。接著有2 部基地台以Probe Response（探查回應幀）加以答覆，其中包含它們的網路參數。值得注意的是，第2 個Probe Response 受限於分散式協調功能(distributed coordination function）的規則，在傳送之前必須等待競爭時（congestionwindow）結束。第一個回應在最短回應時間（minimum response time）結束之前即已送出，因此工作站會繼續等候至最長回應時間（maximum response time）結束，才會檢驗所收到的資訊。在網路林立的區域，或許必須調整每個頻道的最長等候時間（maximum channel time）才有辦法處理區域內每個基地台所發出的答覆資訊。