Wireless Links

大多数无线连接是非对称的，即两个端点为不同类型的节点。其中一个被称为 base station，大部分情况下不可移动，具有与因特网或其它网络的有线连接。另一个被称为 client node，大部分情况下可移动。

可移动性可分为三个级别：

  • 无移动性 - WiMAX
  • 基站范围内可移动 - Bluetooth
  • 基站间可移动 - 4G/5G and Wi-Fi

另外还有一种无线连接的方式，即 mesh or hoc network。

Wi-Fi

Collision Avoidance

Hidden Node Problem

Although A and C are hidden from each other, their signals can collide at B.

Exposed Node Problem

Although B and C are exposed to each other’s signals, there is no interference if B transmits to A while C transmits to D.

CSMA/CA

802.11 使用 CSMA/CA (carrier-sense multiple access with collision avoidance) 来解决这些问题。

Carrier Sense

在发送数据前，发送方会检查它能否听到其它的传输，从而判断自己能否发送。

由于 hidden node problem，有时发送方无法检测到另外的传输。

Collision Avoidance

Request to Send/Clear to Send (RTS/CTS) 是一个为了缓解 hidden node problem 的可选机制，发送方会向接收方发送 RTS 以及将要发送的数据长度，接收方则会回复 CTS。其它的节点会在等待一段时间后再尝试发送。

接收方在成功接收并解码数据之后，会向该数据的接收方返回 ACK。如果接收方未收到回复，那么它将再次尝试发送。

Distribution System

有些节点可以移动，有些则固定并连接在有线网络上，被称作接入点（AP）。它们通过分配系统（distribution system）互相连接。

Scanning

当一个节点

  • 加入网络时
  • 对当前连接的 AP 不满意时

会进行选择 AP 的步骤如下：

  1. The node sends a Probe frame.
  2. All APs within reach reply with a Probe Response frame.
  3. The node selects one of the access points and sends that AP an Association Request frame.
  4. The AP replies with an Association Response frame.

以上机制被称为 active scannig，因为节点在主动搜寻接入点。

AP 也会周期性地发送 Beacon frame 来公告自己的性能，包括所支持的传输速率等。这被称为 passive scanning。节点可在收到 Beacon frame 后发送 Association Request frame 以加入。

Frame Format