Intro
无线局域网的特征：
- 主机都是无线设备（废话）
- 节点之间通过无线介质通信
- 存在特殊的设备基站，责任包括：
- 与覆盖范围内的无线设备通信
- 协调接入设备对共享介质的使用
- 终端可能会移动，从一个接入点到达另一个接入点（如何保证通信中的 TCP 连接不断开）
通常又会有两种工作模式：
- infrastructure mode，即这些无线设备最终会接入互联网，它们只是普通的终端+无线网卡
- ad hoc mode，这些无线设备彼此组成了一个整体网络，每个节点要实现完整的网络协议栈
无线链路（传输媒介）的特征：
- 信号强度衰减，也叫 path loss
- 会受到信号干扰，例如工作频率为 2.4GHz 的蓝牙和 WiFi
- Multipath Propagation 问题，即信号在反射后，沿着多条路径到达目的地（可能存在先后）
信噪比（SNR-Signal to Noise Ratio）指的是传输中信号与环境噪声之比，单位是 dB。信噪比越大，则越容易从噪声中分离出传输的信息。
误码率（BER-Bit Error Rate）指的是传输过程中出现比特错误的概率。这个值越小越好。
它们和传输带宽之间的关系可以粗略地看成 \(\text{SNR$\times$BER=Bandwidth}\)
Hidden Terminal Problem
说的是三个节点，其中两个无法感知到彼此，但它们同时传输造成的冲突又会干扰到第三个。
CDMA
后续讨论的比特实际上是 \(\mathbb{F}_2=\Set{1,-1}\)
先确定一个长度 \(M\)，每个节点发送一个比特的时间就会被划分成 \(M\) 份
此后可以选取出至多 \(M\) 个互相正交的 \(\mathbb{F}_2\) 上的 \(M\) 维向量 \(\Set{\vec{v}}_m\)
以节点 \(i\) 为例，假设当前要传输的比特是 \(d\)，它想发给 \(j\)，那么最终它会被编码成 \(d\times \vec{v}_j\)，然后发出去
接收方收到之后再计算 \(\frac{d\times \vec{v}_j\times \vec{v}_j}{M}=d\)，这样就完成了 \(i\to j\) 的传输。而其它节点即使收到了信号，也会因为编码彼此正交而得到 \(0\)。
802.11
802.11 在链路层实现了可靠传输，靠的是 ACK。
每个 AP 都有一个 SSID，有一个工作频道。
被动探测：
- 每个AP定时发送 beacon 帧，包含 MAC 地址和 SSID
- 终端扫描信道监听 beacon，选择一个 AP 接入
主动探测：
- 终端主动广播一个帧
- AP收到之后回应一个帧，终端选一个接入
探测完之后还需要终端发给 AP 确认，AP 再回一个确认。这是因为在探测完后，AP 仍然不知道终端会不会选它。
接入之后通常会发一个 DHCP 请求来获取 IP，然后就和有线网络几乎每区别了。
验证可以看 MAC 地址，也可以用密码
冲突避免vs冲突检测
- 有线，检测到了冲突立即停止传输，这是为了减少冲突；
- 无线，没法检测只能预先避免冲突，这也是为了减少冲突；
CSMA/CA
即带冲突避免的 CSMA。无线局域网没有冲突检测，因为：
- 隐藏终端问题导致不一定检测得到
- 无线信号的冲突检测很困难
没有冲突检测的意思是：一旦一个节点开始传输，它将传输完整个帧。
流程如下：
- 先检测冲突，如果没有冲突的话等待一个固定的时间后开始传输
- 如果冲突了就 back-off 一下再传输
- 传完了等 ACK
- 确认了，那么就回到1
- 否则回到2，重新 back-off
RTS CTS
解决隐藏终端的步骤：
- 某个节点n想要发数据，向 AP 发一个 RTS（Request To Send）
- AP 收到后广播一个 CTS（Clear To Send），表示：
- 同意n的发送
- 通知其它节点暂停发送
- 节点n开始发
- 发完之后终端广播一个 ACK，所有节点继续工作。
速率自适应
802.11 可以探测带宽，通过检测连续的ACK、连续的未ACK、超时等事件来进行决策
Power Management
- 每个节点有两种状态：sleep, wake
- 节点可以通过设置帧中的位，通知 AP 它将要省电了
- AP 将会缓存需要发给它的帧
- 节点会在 AP 发送 beacon 之前唤醒，然后被 AP 告知是否有缓存的帧
- 节点可以向 AP 获取之前缓存的帧，也可以继续省电