相關系統架構及運作方式

在我們開始對系統架構進行描述並解釋主從式合作機制的運作 方式之前，我們有必要對一些既有的網路元件做出特別的說明，例

如：AP 與 switch 都必須負責傳遞額外的信息以控制整個換手程序的 執行，此外我們也會對行動中心所扮演的角色做一個精確的定義，相 關說明如下所示：

‹ AP 與 switch：除了原本所具備的功能之外，AP 與 switch 還需 要負責在 MN 與行動中心之間傳遞控制換手程序的訊息。

‹ MN：在我們所提出的架構之中每一個 MN 都具有所謂的快取，目 的是用來保存所連結過的 AP 之鄰近 AP 的相關資訊；此外當有必 要執行換手程序時，MN 會使用我們所提出的主從式合作機制來替 代 IEEE 802.11 的標準換手程序。

‹ 行動中心：在我們的方法中主要是靠著行動中心這個新的網路元 件才能將所需要的任何一個 AP 的相關資訊(如目前鄰近 AP 的 ID、其所使用的通道號碼與媒介存取控制位址以及所接收到的信 號強度指標(

received signal strength indicator

簡稱 RSSI)) 及時地提供給 MN，而這些相關資訊都儲存在與行動中心相連結的 資料庫(

database

簡稱 DB)中並會隨著所轄網域下之 MN 的回報而 動態地更新資料。

在圖 4-1 中簡單地表示主從式合作機制下的網路架構，其中除了 一個移動中的 MN 之外尚有負責蒐集整個網域中所有 AP 之相關資訊的 行動中心以及涵蓋範圍相互重疊的 AP，此外視需求而定還會有所謂 的 switch、CN 以及相關有線與無線的介面。

圖 4-1：主從式合作機制下的基本網路架構

接下來我們會詳細地說明整個主從式合作機制的運作方式：

當一個 MN 初次開機時會依照 IEEE 802.11 的標準程序執行所謂

的完整掃瞄、認證與連結等程序來連上信號最強的 AP，接下來 MN 會 將完整掃瞄所獲得的結果回報給位於網路端的行動中心以便於行動 中心更新資料庫中的相關資料，之後 MN 隨即會從行動中心處下載目 前所連結之 AP 的鄰近 AP 資訊並存入快取中成為一筆紀錄。

在從所轄的網域下收集到足夠的資訊之前行動中心都會利用 MN 執行完整掃描所得到的結果持續不斷地更新資料庫，也就是說行動中 心會盡可能的蒐集所轄網域下所有 AP 的相關資訊；值得注意的是，

在本章所謂資料庫內部資訊的更新所指的並非是將 MN 所回報的資訊 單純地取代資料庫內部既有的資訊，而是由行動中心對兩者執行一個 或閘(

OR gate

)的運算來得到兩者的聯集(

union

)，如此一來隨著無線 網路運作的時間越久，資料庫內的資訊也將會越齊全。舉例來說，假 設在資料庫中已經有一筆關於 AP¹的鄰近 AP 為 AP⁵的紀錄，之後行動 中心從 MN¹回報的內容中發現 AP¹的鄰近 AP 尚有 AP²與 AP³，另外又從 MN²回報的內容中發現 AP³與 AP⁴ 也是 AP¹的鄰近 AP，則經過行動中心 的運算之後在資料庫內部有關於 AP¹之鄰近 AP 的紀錄就會被更新為 AP²、AP³、AP⁴與 AP⁵。我們可以從圖 4-2 輕易地了解資料庫中的資料 存放方式。

圖 4-2：在網路端之行動中心的資料存放方式

相較於行動中心將所有 AP 的資料都盡可能的存入資料庫的作 法，MN 則只會從行動中心處下載目前所連結之 AP 的相關資訊，而主 要的原因除了考量到快取的容量之外，也是為了減輕網路中訊息的負 載使有限的網路頻寬能得到更有效的利用；因此我們可以從圖 4-3 中 快取的結構看到 level 1 所存放的 AP_ID 並非是連續的。

圖 4-3：在用戶端之快取的資料存放方式

如圖 4-1 所示，假設當 MN 與 CN 進行通訊時正好從 AP¹往 AP²移 動，當 MN 所收到的 RSSI 降低到預設的臨界值之下時就會觸發我們所 提出的主從式合作機制，詳細的步驟如下所述(圖 4-4 為其對應的流 程圖)：

1. MN 首先會確認快取內是否存有目前所連結之 AP 的資訊，理由是 因為當快取內已無空間可以紀錄新的資訊時，快取本身會利用 FIFO 的替換法則將舊的資訊予以清除。

I. 若 MN 在快取中的 level 1 有發現到目前連結的 AP_ID 即表示 所謂的快取命中(

cache hit

)，則 MN 會計算需進行探測的通 道總數 C；而在此 C 值所代表的意義則是此一 AP_ID 所對應 的 level 2 中所有鄰近 AP 使用的通道號碼在經過 OR gate 運 算後的數量(如圖 4-3 中 AP¹的鄰近三個 AP 分別為 AP³、AP⁴ 與 AP⁶，但因為 AP³ 與 AP⁶所使用的通道號碼都是 1，因此計 算後的 C 值為 2)。

i. 若計算過後的 C 值小於或等於 2，則 MN 就直接按照 RSSI 的高低依序對 level 2 中的所有 AP 執行重新連結程序，

此即所謂的優先權快取(

priority caching

)，而當 MN 無 法連結上任何 AP 時則執行步驟 2。

ii. 若計算過後的 C 值大於 2，則 MN 會對 C 值所對應的通道 進行標準的換手程序(即探測、認證與重新連結)，此即所 謂的重點式掃描(

critical scanning

)，而當 MN 無法連結 上任何 AP 時則執行步驟 2。

II. 而當快取失敗(

cache miss

)時，MN 會從行動中心處下載目前 所連結之 AP 的相關資訊並將其存入快取後重新執行步驟 I。

2. MN 會對所有的通道執行標準的換手程序(使用 IEEE 802.11 標準

下的完整掃瞄方式)，在連結上新 AP 之後同樣地會將完整掃瞄的 結果回報給 MN 並在下載相關的資料後將其儲存在快取中以供未 來執行換手時使用。

圖 4-4：主從式合作機制下的換手流程圖

在文檔中 改善無線網路換手延遲的主從式合作機制 A Client-Server Cooperative Mechanism to Improve (頁 62-71)