Wireless network

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Elements

아래와 같이 무선 네트워크가 존재할때 host는 access point 즉 AP라고 불린다.

이때 base station은 network와 직접 연결된 AP들에게 네트워크를 중계해주는 역할을 한다.

무선 네트워크는 유선 네트워크보다 불안정하기 때문에 back-bone network로 자주 쓰이진 않지만 가능은하다.

 

아래와 같이 거리와 data rate별로 네트워크가 존재한다. 802.11은 Wi-Fi의 네트워크이고 802.15는 WPAN의 네트워크이다. 802.11a처럼 Wi-Fi 안테나로 건물 옥상끼리 연결하여 중장거리 네트워크를 구성할 수도 있다.

Infrastructure mode에서는 base station을 기준으로 한 AP가 다른 network range로 이동하고 있다. handover과정을 통해 꼬임없이 넘어갈 수 있다.

Ad hoc mode는 base station 없이 distribute한 네트워크이다.

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Possible problems

Hidden node problem은 A,B,C의 AP가 존재할때 A와 C의 네트워크 range가 B에만 걸리고 서로에게 닿지 않아서 서로를 인식할 수 없을때 발생하는 문제이다.

Exposed node problem은 반대로 자신과 상관없는 AP끼리 소통하는 것을 broadcast로 공유 받기 때문에 네트워크가 busy하다고 판단하여 data 전송을 미뤄서 delay가 발생하는 문제이다.

 

위의 문제들은 CSMA/CA 즉 Carrier-sense multiple access/Collision Avoid 방식으로 RTS(Ready To Send)와 CTS(Clear To Send)라는 매우 짧은 data를 이용하여 해결하고자 한다.

우선 Hidden node problem은 아래와 같은 방법으로 방지할 수 있다.

위 그림과 같이 RTS를 이용하여 예약을 하는 개념인데 RTS에 collision이 발생하면 RTS에 문제가 생겼는데 CTS가 돌아오는것을 토대로 다른 노드와 소통하며 쏴준 CTS가 broadcasting으로 도착했다고 인식하고 데이터 전송을 미룬다. 이때 언제 끝나는지 알 수 있는 방법이 없기 때문에 RTS를 보낼때 NAV(Network Allocation Vector) 즉 통신이 얼마나 걸릴게 추정한 값을 함께 보내어 해당값을 기반으로 얼마나 이따가 다시 전송할지를 결정한다.

 

Exposed node problem는 더 까다롭다.

RTS가 도착했는데 CTS는 오지 않는다면 CTS 수신자는 충분히 멀리 있다고 판단하고 data를 보내는 방식을 이용한다. 그러나 AB간의 통신에서 ACK가 마지막으로 돌아올때 DATA의 신호가 강해서 ACK가 무시되어버리는 문제가 발생하여 이런 간단한 방법으로는 완전히 해결할 수는 없다.

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802.11 frame

수신자와 송신자의 MAC address뿐만 아니라 AP가 연결된 router interface의 address도 필요하여 address bits가 길어진것을 볼 수 있다.

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