申論題

在 IEEE 802.11 無線網路中，移動主機（Mobile Hosts，MH）A、B、C 可以使用兩種主要的機制來搶得接入點（Access Point，AP）的使用權：分別是 PCF（Point Coordination Function）和 DCF（Distributed Coordination Function）。以下分別說明這兩種機制的工作原理及如何實現搶奪使用權：

Point Coordination Function（PCF）

PCF 是一種集中控制的訪問機制，主要用於提供有保證的服務質量（QoS）。它由接入點（AP）控制，AP 擔任協調者（Point Coordinator，PC），在競爭式訪問期間之外的無競爭期間內（Contention-Free Period，CFP）輪流輪詢每個站（Station，STA），以允許它們傳輸數據。

操作方式：

1. 無競爭期間（CFP）：AP 發送一個 Beacon 幀來標示無競爭期間的開始，並包含 CFP 的長度信息。
2. 輪詢機制：在無競爭期間內，AP 按照預定順序輪詢各個 STA。只有被輪詢的 STA 可以傳輸數據，這消除了碰撞的可能性。
3. 應答與傳輸：被輪詢的 STA 可以立即發送數據幀。如果沒有數據要發送，則返回空幀（Null Frame）。
4. 結束 CFP：無競爭期間結束時，AP 發送一個 CF-End 幀，恢復到競爭式訪問期間（Contention Period，CP）。

MH A、B、C 搶奪使用權過程：

• 在 PCF 機制下，MH A、B、C 會依次被 AP 輪詢。
• 例如，AP 首先輪詢 MH A，MH A 可以立即發送數據；接著輪詢 MH B，MH B 發送數據；最後輪詢 MH C，MH C 發送數據。
• 如果某個 MH 沒有數據要發送，它會回送一個空幀，AP 繼續輪詢下一個 MH。

Distributed Coordination Function（DCF）

DCF 是一種分散控制的訪問機制，基於競爭來獲取傳輸機會，使用 CSMA/CA（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）協議。

操作方式：

1. 載波偵聽：每個 STA 在發送數據前，都必須先偵聽信道。如果信道空閒，則進入下一步；如果信道忙，則等待信道變空閒。
2. 隨機退避：當信道空閒時，STA 不立即發送數據，而是等待一個隨機退避時間（Random Backoff Time）。退避時間由退避計數器（Backoff Counter）決定，每個 STA 根據退避計數器的值倒數計時。
3. 傳輸數據：當退避計數器倒數到零，且信道仍然空閒時，STA 發送數據幀。如果在退避過程中信道變忙，退避計數器停止倒數，等待下一次信道空閒時再繼續倒數。

MH A、B、C 搶奪使用權過程：

• 在 DCF 機制下，MH A、B、C 同時偵聽信道。
• 如果信道空閒，所有 MH 開始隨機退避計時。假設 MH A 的退避計數器先倒數到零，則 MH A 獲得傳輸權，並開始傳輸數據。
• 在 MH A 傳輸數據期間，MH B 和 MH C 檢測到信道忙，停止退避計時。當 MH A 傳輸完成後，MH B 和 MH C 繼續倒數，直到其中一個倒數到零並開始傳輸。
• 這個過程重複進行，以實現競爭性訪問。