對本論文作結論和未來可繼續研究的方向。
第二章 背景知識介紹與相關論文研究
2.1 IEEE 802.11 無線網路架構
無線網路的組成元件有行動節點(Mobile Node)和基地台(Assess Point)。由一群彼此 通訊的工作站組成的稱為 Basic Service Set (BSS)，基本服務組合。在 IEEE 802.11 基本 網路架構依照提供服務類型可分為：Independent Basic Service Set (IBSS)和 Infrastructure Basic Service Set (Infrastructure BSS)。
IBSS 網路也稱為 Ad hoc Network，每一個行動節點之間可以互相進行通訊而不需經 由基地台。而一般的無線網路服務是 Infrastructure BSS 網路，在此環境下，行動節點彼 此之間的通訊需透過基地台幫忙轉送通訊中的資料。
為了讓無線網路的涵蓋範圍延伸，因此會將多個 BSS 佈建在彼此相鄰附近，聚集為 一較大蓋涵範圍的網路，稱之為延伸式服務組合(Extended Service Set, ESS)。在同一 ESS 裡的基地台會將 SSID(Service Set Identifier)名稱作一樣的命名。SSID 名稱就是所謂的網 路名稱，即行動節點連上基地台時所會看到的名稱。
SSID 名稱是用來區分不同的無線區域網路，通常由管理者命名。不同的 ESS，基 地台的 SSID 名稱也會不同。當行動節點從某個 ESS 涵蓋範圍移動到另一 ESS 的涵蓋範 圍，因為 802.11 不支援無間隙的 ESS 轉換，所以此時的網路連線均會中斷連線。
2.2 SIP (Session Initiation Protocol)簡介
SIP[2]是一個由 IETF MMUSIC 工作組開發，為應用層的訊息控制協定。是用於 VoIP 通話前後主要的訊號控制的作用，在語音傳遞功能提供較高的延展性，並直接採用文字 模式(Text-based)的通訊協定，發展及控制多媒體傳送(multimedia sessions)，SIP 也規範 通話建立與結束所使用的訊息控制與訊息傳輸規格的協商機制。常見應用於網路電話，
SIP 負責訊息的傳輸及協調，並確認雙方都有支援的語音編碼型態。
在參與者雙方尚未正式通話之前，要透過 SIP 訊息交換協商。例如：使用的通訊協
SIP 的訊號控制和實際語音資料是分開傳送，建立通話前會有如 Figure 2-1 的訊息 交換。User Agent 應具有兩種角色，分別是 UAC (User Agent Client)和 UAS (User Agent Server)。在 Figure 2-1 中，首先 UAC 會先向 UAS 提出建立通話的請求，而 UAS 收到要 求後，即回覆“100 Trying＂表示 UAS 收到從 UAC 傳送過來的“INVITE＂訊息。接著 UAS 送出“180 Ring＂，通知 UAC 可以電話響鈴，另一方面也表示 UAS 已作好準備。
當 UAS 將電話接起後，送出“200 OK＂訊息給 UAC。UAC 收到此訊息後，回覆“ACK＂
訊息給 UAS 表示一個確認的動作。完成上述動作，通話就可以被建立，並以 RTP 來傳 送語音封包。
當要結束通話時，UAS 和 UAC 都可做結束通話的一方，以 Figure 2-1 的情況是由 UAC 啟動結束通話的程序，由 UAC 送出“BYE＂訊息給 UAS，UAS 回覆“200 OK＂
確認收到 UAC 送出的訊息，然後結束通話。
Figure 2-1 SIP call flow (Adapted from [2])
2.3 相關論文探討
行動節點在交遞時的延遲議題已被探討很久，許多論文都以此為方向進行研究，多 在減少交遞延遲時間。
z Handover Management based on the Number of Retries for VoIP on WLANs[3]
S. Kashihara, etc.提供一個 Handover Manager 的方法在傳輸層運作，依照封包重傳次 數來判斷網路情況是否良好，並為了改善封包掉失的問題在行動節點上安插兩張無線網
卡。但若兩張網卡一起作用是以多重路徑的方式傳送，行動節點會送出兩個一模一樣的 封包，此舉會造成網路不必要的負擔，因此以封包重傳的次數判斷網路情況，是否需要 使用兩張網來傳送，簡單來說，就是依照封包重傳次數判斷網路傳輸情況做 Multi-Path 和 Single-Path 兩種傳輸模式的轉換。
Figure 2-2 為 MAC 層通知傳輸層的情況，分別設有 MPT 和 SPT，當作轉換傳輸模 式的門檻值(threshold)。而 Ret_IF1 和 Ret_IF2 分別為在 Single-Path 傳送情況下，兩張 網卡的重傳封包次數。SC_IF1 和 SC_IF2 則是在 Multi-Path 情況下，兩張網卡封包重傳 的次數。
Figure 2-2 Handover Manager (Adapted from [3])
z Techniques to reduce IEEE 802.11b MAC layer handover time[4]
此篇在分析鏈結層交遞時間，將交遞時間分別三個階段：Detection、Search 和 Execution 的延遲時間，而重點在減少 Detection 和 Search 階段的時間。
Detection 階段在判斷是否需要搜尋其它可連線基地台，當行動節點發出的封包且未 收到“ACK＂的回覆，這些未收到回覆訊息的數量是決定 Detection 階段的延遲時間長
而在 Search 階段則是利用 active scanning 的方式在執行。延遲時間取決於每個頻道 上所發的“Probe Request＂的數量和等待“Probe Response＂訊息回應。等待的時間有兩 個，MinChannelTime 和 MaxChannelTime。當行動節點在 MinChannelTime 時間內無聽 到任何回應，即換下一個頻道去搜尋基地台，若有聽到回應則等待的時間延長至 MaxChannelTime。因此可將 MaxChannelTime 的等待時間縮短，且不要進行全部頻道的 搜尋，只針對目前清單上的基地台所在的頻道進行 active scan 的動作，來進行縮短 Search 階段的延遲時間。
z Reducing MAC Layer Handover Latency in IEEE 802.11 Wireless LANs[5]
S. Shin, etc.利用 Selective Scanning 演算法和 Caching 機制，減少鏈結層交遞延遲時 間。其中 Probe 階段的延遲時間占總延遲時間的 90﹪，因此致力於此階段延遲時間的縮 減。Selecting Scanning 演算法是利用 channel mask 的方式去選擇頻道上的基地台，而不 是每一個頻道都做搜尋，利用此方式將原來 343 毫秒的延遲時間降至 130 毫秒。並搭配 Caching 機制的使用，將鄰近基地台的 MAC 位址記錄表單中。若在 Caching 的表單中找 到可連線基地台，則不需要做 Selective Scanning。反之，則進行 Selective Scanning，重 新搜尋新的可連線基地台。即達到縮減交遞延遲時間的目的。
z Proactive Scan: Fast Handover with Smart Triggers for 802.11 Wireless LAN[6]
一般論文都提出 Search 階段的延遲時間佔總延遲時間最高比重，因此都著重於減少 搜尋基地台的時間。此篇也希望減少在搜尋可連線基地台的時間，因此提出 Proactive Scan 的方法。在不影響原服務品質的情況下，去進行背景作業的 active scan，較早去偵 測其它頻道上的基地台，此方法在與原服務基地台未斷線之前就先以背景掃描的方式，
蒐集可連線基地台的資訊。在交遞真正被觸發的時候，已蒐集足夠的資訊選擇目標基地 台，縮短搜尋的時間。
z An Empirical Analysis of the IEEE 802.11 MAC Layer Handover Process[8]
A. Mishra, etc.將鏈結層的交遞延遲時間分成三個階段，分別依序是：Probe Delay、
Authentication Delay 和 Reassociation Delay。此篇論文是使用不同的無線網卡和基地台進 行實驗，實驗結果發現，同一張網卡配合不同的基地台實驗出來的結果並不會相似，由 此得知，基地台的設定和廠牌會影響交遞遲時間。
在[8]的實驗數據，Probe Delay 佔鏈結層交遞時間的 80﹪，因此若是想要減少交遞
時間，因著重於此階段的延遲時間。另實驗結果也發覺接收到的“Probe Responses＂訊 息數量會影響延遲時間。當行動節點在某一頻道上發送“Probe Request＂，並且收到
“Probe Responses＂訊息的回應時，會在此頻道上多停留一段時間。此行為會影響延遲 時間，且收到的“Probe Responses＂訊息數量會影響停留等待的時間。且不同廠牌的無 線網卡對於此階段的等待時間皆有不同的設計。
上述論文主要在減少交遞的延遲時間，各有各的考量與方法。而本論文在不同網路 環境下，以不同廠牌的無線網卡進行實作實驗，探討交遞延遲的原因，和交遞行為對交 遞延遲時間長短的影響。交遞延遲會對通訊中的聲音品質是個很大的問題，因此使用 SIP-based 的 VoIP 軟體來配合本論文的實驗進行，藉以了解交遞時，無線網卡的行為模 式。
第三章 實驗環境與方法
本章節將說明實驗進行的原因與考量以及實驗架構和實驗進行的方式。實驗的設計 將在各種網路組態的設定下，使用 SIP-based VOIP 軟體觀察交遞過程。實驗內定義了交 遞過程中各階段時間的分隔點，透過實際的量測，進行交遞行為分析。本實驗使用訊號
3.1.2 模擬環境 之設定相同為“SSID_WINLAB＂時，這兩個 AP 屬同一 ESS，此種交遞的情況為 Intra ESS 的移動。若行動節點是從 AP1 的收訊範圍往右方 AP3 的收訊範圍做交遞，因 AP3 的 SSID 為“SSID_CAMPUS＂，與 AP1 之 SSID 不同，因此定義為不同 ESS，此種情 況定為 Inter ESS。簡單來說，以交遞前後基地台之 SSID 不同來區分 Intra ESS(相同 SSID 名稱)和 Inter ESS(不同 SSID 名稱)的交遞。
Figure 3-1 Intra ESS and Inter ESS
上述情況是以基地台的 SSID 組態之設定來做區分，而另一種情況則是以子網域設 定來看，假設 AP1 和 AP2 同處於同一辦公室、同一樓層或同一棟建築物內，即可能設 為同一子網域。而 AP1 和 AP3 可能因單位不同，作用不同而屬於不同的子網域。
若交遞前後的兩基地台都是相同子網域，則行動節點的移動是單一子網域，屬於 Intra subnet。反之若兩基地台的子網域設定不相同，則行動節點移動是屬於跨網域的交 遞，定義為 Inter subnet 的情況，以 Figure 3-2 來說明。行動節點由 AP1 範圍移動到 AP2 的範圍，行動節點的 IP 不變，是屬 Intra subnet 交遞。行動節點由 AP1 範圍移動到 AP3 的範圍，行動節點的 IP 由 192.168.1.100 改變為 192.168.2.100，是屬 Inter subnet 交遞。
Figure 3-2 Intra subnet and Inter subnet
依具上述不同分類的各有兩種情況加以組合，會有四種情況產生，如 Table 3-1，分 為四個 case 分別為：
◇ CaseⅠ：Intra ESS – Intra subnet，行動節點交遞前後的兩基地台是設定相同 SSID 名稱和相同子網域。
◇ CaseⅡ：Inter ESS – Intra subnet，這個 case 的兩基地台分別是不同的 SSID 名 稱，但仍在同一子網域的環境下
◇ CaseⅢ：Intra ESS – Inter subnet，兩基地台在這個 case 的設定是相同的 SSID 名稱，不同的子網域設定。
◇ CaseⅣ：Inter ESS – Inter subnet，最後一個情況，是兩基地台的 SSID 名稱不相 同，也不屬同一子網域下。
利用這四種組合來做為網路環境的架構，藉由這四種情況找出其不相同的交遞過程 和影響因素。以 Table 3-1 將四種網路環境做整理，規劃出的四種網路情況將套用在實驗
Table 3-1 Handover Environment
Intra ESS Inter ESS
Intra Subnet CaseⅠ CaseⅡ
Inter Subnet CaseⅢ CaseⅣ
3.1.3 實際網路架構
上一章節所描述的無線網路狀況常見於校園網路內，若某系位處於某棟建築物內，
分配到一組子網域，該系可能架設多點基地台，並將基地台都設定為相同的 SSID 名稱 來組成一個 ESS，或是更小的研究單位如系所實驗室、辦公室內，自行架設組成一 ESS，
分配到一組子網域，該系可能架設多點基地台，並將基地台都設定為相同的 SSID 名稱 來組成一個 ESS，或是更小的研究單位如系所實驗室、辦公室內，自行架設組成一 ESS，