【资料名称】：WLAN网络优化

【资料作者】：王鹏

【资料日期】：2012/04/05

【资料语言】：中文

【资料格式】：DOC

【资料目录和简介】：

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WLAN隐藏节点问题

在以太网络中，工作站是通过接收传输信号来行使CSMA/CD 载波侦听的功能。空中的介质线路中包含了信息，而且会传输到各网络节点。但无线网络的界限比较模糊，有时候并不是每个节点都可以跟其他节点直接通信。如下是无线传播中的部分参数：

n传输范围(TX_range)：可以成功接收帧的通信范围，取决于发送能量和无线电波传输特性。

n物理层侦听范围(PCS_range)：可以检测到该传输的范围，取决于接收器灵敏度和无线电波传输特性。

n干扰范围(IF_range)：在此范围内的节点如果发送不相关的帧，将干扰接收端的接收并导致丢帧。



发送和接收范围



假设A正向B传数据，C也要向B传数据。由于A检测不到C的存在，造成A和C同时向B发包。如果多于两个节点同时发送，将在B处冲突，B接收到帧的时候发生错误。由于无线链路是半双工的，终端在发送的时候不知道冲突存在，因此当A和C发送长报文时发生冲突将导致带宽的浪费。



隐藏节点



A和C之间可能只是因为距离远，无法收到对方的无线电波。从A的角度来看，C属于隐藏节点。如果使用简单的transmit-and-pray 协议，A与C有可能在同一时间传送数据，这会造成节点B无法辨识任何信息。此外，A与C将无从得知错误发生，因为只有节点B才知道有冲突发生。在无线网络中，由隐藏节点所导致的碰撞问题相当难以监听，因为无线收发器通常是半双工工作模式，即无法同时收发数据。为了防止碰撞发生，802.11 允许工作站使用请求发送（RTS）和允许发送（CTS）帧来清空传送区域。由于RTS 与CTS 帧会延长数据交易过程，因此RTS帧、CTS 帧、数据帧以及最后的应答帧均被视为相同基本连接的一部分。



RTS/CTS机制的使用是可选的，每个802.11节点必须实现该功能。通过RTS/CTS机制，明确预留信道。其原理如下：



n发送者发送RTS（请求发送），包括接收者地址，发送数据帧时间，发送ACK时间。

n接收者用CTS回应，CTS为发送者预留带宽同时通告所有站点（包括隐藏的）保持静默。

n由于RTS和CTS长度很短，其本身冲突的概率减少，因此RTS/CTS机制可以有效运行。



RTS/CTS原理

下图说明了整个RTS/CTS过程。



RTS和CTS交互过程

节点1有个数据帧待传送，因此送出一个RTS帧启动整个过程。RTS 帧本身带有两个目的：预约无线链路的使用权，并要求接收到这一消息的其他的工作站停止发言。一旦收到RTS 帧，接收端会以CTS 帧应答。和RTS 帧一样，CTS 帧也会令附近的工作站保持沉默。等到RTS/CTS 完成交换过程，节点1 即可传送上面要传送的帧，无须担心来自其他隐藏节点的干扰。

整个RTS/CTS 传输过程会用到好几个帧，实际开始传输数据之前的延迟也会消耗相当的频宽。因此，它通常只用在高用量的环境，以及传输竞争比较显著的场合。对低用量的环境而言，通常无此必要。

随着802.11 逐渐成熟，隐藏节点已经不成问题。在小型、不太活跃、只有几部客户端共享一个接入点的网络里，很少会有同时进行传输的情况，何况还有不少闲置频宽可供重传之用。在比较大型的网络环境里，由于覆盖范围内有相当密集的接入点，客户端就有可能坐落在好几台接入点的共同覆盖范围内。

一般802.11 网卡的驱动程序均支持RTS，功能默认是开启的，门限值缺省是2347Bytes，由于一般的以太网帧长度小于1536Bytes，因此实际上RTS不起作用。使用者可以通过调整RTS 门限值来控制RTS/CTS 程序。只要大于此门限值，就会进行RTS/CTS 交换程序。小于此门限值则会直接传送数据帧。

隐藏节点的存在，对于实际应用有很大影响，会出现一些无线终端业务几乎无法使用的情况，甚至可能表现为无线连接的问题。在一些高密度覆盖的场所，例如无线校园网，可能需要AP信号能够覆盖4-6个宿舍，对于处于AP两端的PC很有可能互为隐藏节点。如图中PC1和PC2。



PC间隐藏节点



在实际部署中虽然我们为了实现AP 的有效覆盖，避免信道间的相互干扰，在信道分配时会引入移动通信系统的蜂窝覆盖原理。对1，6，11 信道进行复用，但是有可能吸顶天线发射功率太大、楼层之间的楼板衰减太小、部分特殊物理空间例如楼梯或者写字楼的中庭，有可能会导致我们出现两个AP不可见，而客户端能看到两个AP的情况，这也是隐藏节点的一种现象。这种现象会由于两个AP彼此不可见而同时向PC发包，导致PC侧接收出现问题。



AP间隐藏节点

客户端也可以独立发送CTS，主要是用在802.11b/g保护模式下。802.11g终端发送报文之前，首先使用802.11b模式发送CTS，通知802.11b和802.11g客户端保持静默。CTS没有具体的门限要求。



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WLAN隐藏节点问题.pdf(398.03 KB)

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