Network : Wireless LANs : IEEE 802.11

IEEE 는 WLAN, wireless LAN에 대해 802.11로 정의하였다.

 

IEEE Standard Working Group

 

cf) 15번은 bluetooth

 

Architecture

- Basic Service Set

- Extended Service Set

 

 

Basic Service Set

- BSS는 Access point라는 중앙 base station이 존재하고 이를 통해 mobile이든 컴퓨터든 station들이 통신을 한다.

- BSS는 AP 없이 data를 주고 받을 수 없다. (Wi-Fi) AP 가 없다면 BSS에서는 Ad hoc이라는 독자적인 network를 구성

- BSS는 AP가 있다면 Infrastructure network를 구성할 수 있다.

 

Extended Service Set

 

BSS, ESS

위의 그림을 보면, BSS 끼리 통신을 이루고 있는 것을 Ad-hoc 이라하며,

AP가 있다면, AP를 통해 통신을 하며, 이 AP는 wired network라는 bus line으로 이어져 있다.

이렇게 AP를 통해 다른 BSS와 통신하는 것을 ESS라 한다.

 

Station 간에 이동성

- BSS 끼리는 직접적으로 통신이 불가능하다.

- BSS와 ESS 끼리는 AP를 통해 통신이 가능하다.

- ESS와 ESS 끼리는 AP를 통해 통신이 가능하다.

 

 

MAC Sublayer

 

MAC layer IEEE 802.11

- DCF

- - 전송 시작 전에 각 station은 media가 사용중인지 listen 한다.

- - CSMA/CA를 진행한다. CD는 wire한 환경에서만 한다.

- - DCF는 Contention Service를 한다. (의무적으로 기다리는 시간)

- - Detection 못하는 이유: 1. hidden station이 존재해서 detect하기 힘들다. 2. signal이 오다가 죽는다. 3. send data를 해야만 detection 할 수 있기 때문이다.

 

- PCF

 

PCF

- - WLAN에서 중앙 집중화된 WLAN MAC Sublayer protocol을 말한다.

- - AP의 중앙집중형 polling 을 쓴다. 모든 station에 대한 서비스를 직접 제어

- - PCF는 contention-free service를 한다. -> 기다리는 시간이 적다.

- - PCF는 contention 이 없는 구간에 보낸다. -> PCF가 많으면 충돌뿐만아니라, 공정성 문제가 생긴다.

 

 

DCF에서의 Frame Exchange Time Line

 

CSMA/CA and NAV

- DIFS (Distributed interframe space)가 끝나면, RTS (Request To Send)를 보내 handshake한다. 이 때 다른 station들은 NAV (Network Allocation Vector)를 걸어둔다.

- SIFS (Short Inter Frame Space) 구간만큼 최대한 적게 기다린 후, CTS (Clear To Send)를 받으면 Data를 보낸다. 그 후 잘 받았다고 ACK를 보낸다.

- 이 때 collision은 RTS, CTS 보낼때만 충돌이 일어난다. 밑에 그림을 보면 DIFS 이후에 만약 media가 바쁘다면, 충돌이 일어날 것이고, 그 이후에 만약 RTS, CTS 다 보내고 받았다면, 그 이후에는 idle 하기 때문에 충돌은 나지 않는다.

- PIFS (PCF IFS): 무경쟁방식인 IFS에서 사용한다.

- RTS, CTS는 station 끼리 눈치싸움이라 생각하면 편하다. "누가 먼저 쓸래~ 안쓰면 나쓴다!" 의 의미를 가진다.

Contention Service

 

Control Frame

 

Control Frame

FC 에 Type에 00, 01, 10 세가지 type이 존재한다.

 

- 00 : Management Frame -> station과 Access point가 서로 처음 연결될 때, MAC주소를 알려주는 역할을 한다.

- 01 : Control Frame -> channel에 access 하고 ack하는 frame 이다.

- 10 : Data Frame -> Data를 보내는 Frame이다.

 

Subtype의 번호

 

Hidden Station

 

Hidden station

A는 B와 C끼리 연결되어있다. 이 때, B와 C는 A 사이에 가려져 서로 언제 통신을 해야하는지 모른다.

이를 hidden station이라고 한다.

 

 

 

이 때, B가 A에 데이터를 보내려고 할 때, 만약 C가 연결되어서 데이터를 이미 보내고 있었다면, 이는 collision이 발생할 것이다. 이러함을 방지하기 위해 CTS를 양쪽으로 보낸다.

CTS를 그냥 받기만한 쪽은 그냥 discard하면 되고, RTS를 보냈던 B는 받아서, Data를 보내면 된다.

 

Physical Layer