3.1 DCF(Distributed Coordination Function)

DCF(分散式協調功能)是IEEE 802.11最基本的擷取方法，可適用於有基礎架構無線區域網路(infrastructure)以及無基礎架構無線區域網路(ad hoc)。所採用的技術是載波感測多重擷取以及碰撞避免技術(CSMA/CA)，讓多台工作站能夠共同存取同一個媒介。如圖*所示，在工作站要傳遞資料訊框前，必須先偵測載波上的訊號，若是訊號強度高於一定的臨界值，代表網路上有其他工作站在傳遞訊框，此時傳輸媒介是處於忙碌的狀態，工作站必須暫緩傳送資料訊框，直到偵測到傳輸媒介變為閒置狀態並且持續了一段DIFS的時間後，才能傳送資料訊框。但由於多台工作站共同存取同一個媒介很有可能會產生碰撞(collision)，所以經過載波感測之後，需再進入backoff程序才能真正開始傳送資料訊框，這個backoff程序即是CSMA/CA中的碰撞避免機制。

工作站進入backoff程序後，會產生一個隨機的backoff time，若媒介此時持續保持閒置狀態，backoff time會隨之遞減，直到backoff time降為零後，此時工作站才開始真正的傳遞資料訊框。若在backoff程序中，此時媒介的狀態轉為忙碌，則backoff time停止遞減，直到偵測到媒介的狀態再度為閒置時，此時需再次等待一段DIFS時間後，backoff time才會隨著媒介的閒置而遞減。因為不同工作站間的backoff time大多不相同，因此利用此方法可以大幅減少資料碰撞的機率。

圖*

若是不同工作站的backoff time恰好同時倒數到零時，仍然會發生碰撞，為了確認是否發生碰撞，IEEE 802.11採用回覆訊框(ACK)來確認資料訊框是否成功傳送。當目的工作站正確的接收了資料訊框，並等待一個SIFS時間後，會傳送一個ACK給來源工作站，目的是告知來源工作站訊框已經正確的接收無誤。所以來源工作站傳送資料訊框後，應該要收到ACK訊框，才算是成功的傳送了資料訊框。若來源工作站送出資料訊框到目的工作站後，在ACK_Timeout時間內沒有收到目的工作站的ACK訊框，代表資料訊框發生碰撞，資料訊框傳送失敗，必須重新傳送資料訊框。

在backoff程序中，backoff time產生的公式如下：

backoff time = rand(a,b) * slot_time

函數 rand(a,b)傳回一個介於a至b的隨機整數，機率為均勻分佈。a值通常為零，b值為Contention Window的大小，b介於CWmin與CWmax之間。b起始值為CWmin，隨著訊框碰撞次數的增加，以指數曲線的幅度增加。因此若資料訊框不斷發生碰撞，Contention Window則會越來越大（最大不超過CWmax），以降低發生資料訊框碰撞的機率。直到資料訊框成功傳送後，Contention Window就會降回起始的CWmin值。slot_time代表的是工作站偵測到其他任一工作站是否在傳送訊框所需的時間。IEEE 802.11把時間分割為一個個的時槽，其基本單位即為slot_time。slot_time包含了三種延遲：

1.傳送器開啟延遲(transmitter turn-on delay)。

2.媒介傳輸延遲(medium propagation delay)。

3.偵測到媒介忙碌的反應時間(response time of medium busy detection)。

由於在無線環境中，要準確地偵測出媒介忙 碌 與否， 不 是一件容 易 的事情，因此 IEEE 802.11 使用 了 一種叫做虛擬載波偵測 (Virtual Carrier Sense) 的技術， 來 輔助實際載波偵測，其方法是 利 用網 路 配置向 量 (Network Allocation Vector，NAV) ，此向 量 紀 錄 其他工作站還要等待多久的時間，媒介才會空閒。當 NAV = 0，則代表媒介為閒置的 狀 態；反之，媒介則為忙 碌 的 狀 態。而網 路 配置向 量 的值可能一直 累 加，如此一 來 ，在時間尚未歸 零 之前，就表示此工作站仍然 不 能傳送訊框。

3.2 EDCF(Enhanced Distributed Coordination Function )

因為在IEEE 802.11中，無法滿足對不同種類封包做不同的優先權傳送的需求，因此在IEEE 802.11e中，使用了EDCF(增強型 分散式協調功能 )。EDCF是以增強型協調通道存取(EDCA)做為通道存取機制，其實現方法根基於IEEE 802.11的DCF。 IEEE 802.11e EDCA 改進 了 原 來 IEEE 802.11 裡 的 DCF 並且提供分散式存取的差 異 性服務， 共支援八種 不 同的 Traffic Categories(TC)，並對映至四種Access Categories(AC)(參見表*)，每個AC 皆有其獨有的競爭 參數 ，其中用 來 分別出優先權的 參數 主要為 PF、Cw_min、Cw_max 與AIFS 等。IEEE 802.11e EDCF 利 用 不 同 AC 參數來 達到差 異 性服務，每次傳送資 料 前需先在同一工作站內與其他 AC競爭，每個工作站 內部採用虛擬佇 列 的形式 來 實現四種 AC，並賦予 不 同優先權的 QoS 參數。

表*

802.11e的EDCA存取機制提出了Arbitration Inter-Frame Space(AIFS)，以不同長度的訊框間隔達到差異性的服務，若AIFS越小，則代表擁有較高的優先權。從圖＊＊中可以發現，媒介若處於忙碌狀態，則傳送訊框的動作必須延遲(Defer Access)，媒介空閒了AIFS時間後，不同AC便各以各自的優先權參數產生隨機的backoff time，各AC經過了延遲(Defer Access)後，等待一個倒退時間後便可發送訊框。優先權越高其backoff time越短，因此可以搶先得到傳輸媒介的使用權。

圖**

backoff time產生公式為：

backoff time[i] = random[i] * slot time

random[i] = [1,CW[i] +1],CWmin[i] ≦ CW[i] ≦ CWmax [i]

．若為 第一次傳輸 ，則 CW[i] = CWmin[i]

．若 成功傳輸後 ， 則 CW[i] = CWmin[i]

．若 失敗後重傳 ，則

CW[i] = min(CW max [i] , (CW old [i] + 1) * PF[i] - 1)

優先權越高的封包其 PF 值越低，因此失敗後重傳時，此時可取得較低的 backoff time ，因在重傳時等待的時間將會較低，可以比優先權較低之封包較早取得媒介的使用權。