CS 168 · DISCUSSION 13 · GUIDED REASONING WORKBOOK

无线共享介质与蜂窝移动性

把“离得近”换成可观察 signal,把“切塔”换成有参与者与 state transfer 的 handoff,把隐藏终端换成一条 RTS/CTS 时间线。

现在轮到你推

无需离开 CourseStack:先预测,再在表格、时间线或状态空间里完成推导;卡住时逐层打开提示,最后才展开解释与变式。

已阅读 Spring 2026 worksheet 与 official solution;以下是原创等价练习。官方 IDs 用于 coverage,对精确原题请回到页末 PDF。

忘记机制?回到 L25 Wireless 与 L26 Cellular →

对应官方 1.1、1.2、1.3、1.4、1.5

1 · 无线共享介质与 cellular control plane

Why the official problem exists:用 obstacle、operator identity、signal measurement 与 mobility manager 修正距离直觉。

用户同时听到 tower T1=-60dBm(同 operator)、T2=-45dBm(其他 operator)、T3=-65dBm(同 operator但物理更近)。

先预测:应选哪座 tower?

Work It Out

解释 path loss 为何不对称/不只由距离决定;标出 hello 中 operator identity;区分 tower radio role 与 mobility manager 的 attach/path role。

Hint 1 · Concept

dBm 越接近 0 通常越强。

Hint 2 · State / Invariant

先过滤 administrative domain,再比 signal。

Hint 3 · First Step

障碍与反射破坏纯距离模型。

Reveal · 展开完整推导

共享介质意味着发送彼此干扰;path loss 受环境与方向影响。设备从 hello 识别 operator,在匹配集合中选较强 T1。attach authentication 与核心路径由 mobility manager 等核心实体协调,不是 tower 独立配置所有 routers。

Why This Works

选择基于设备真正能观测的 radio evidence 与 policy boundary。

Variation

T1 信号降到 -80dBm、T3=-65dBm;何时触发切换还需哪些 hysteresis/dwell state?

对应官方 2.1、2.2、2.3、2.4

2 · Attach 与 handoff 是多方状态迁移

Why the official problem exists:列出 user、old/new tower、mobility manager、packet gateway 的角色与谁能发起事件。

UE 已连旧 tower T1,移动后新 tower T4 signal 更强;核心保存 subscriber/auth 与 bearer/tunnel mapping。

先预测:谁最先观察 radio 条件变化并可发起 handoff 流程?

Work It Out

参与者before statehandoff actionafter state
UEserving=T1measure/reportserving=____
old/new towerradio contexttransfer/setup____
mobility managerlocation/bearerauthorize/update____
gatewaytunnel→T1reroutetunnel→____
Hint 1 · Concept

handoff 不只是 L2 reassociation。

Hint 2 · State / Invariant

data path endpoint/tunnel 也要更新。

Hint 3 · First Step

先由 measurement event 启动,再准备 new path,最后切流量。

Reveal · 展开完整推导

UE、旧塔、新塔、mobility manager 与 gateway 都可能参与。UE 的 measurement report 启动控制流程;核心认证/更新 context;new tower 准备 radio;gateway tunnel 改向 T4,随后释放旧资源。

Why This Works

连续连接来自 coordinated state transition,而非“地址没变所以自动工作”。

Variation

先建立新 path 再切换与先断旧 path 再建新 path,各有什么 packet loss/duplication tradeoff?

对应官方 3.1、3.2、3.3、3.4、3.5

3 · RTS/CTS 如何让隐藏终端听见 receiver 的决定

Why the official problem exists:通过时间与听力范围解释 MACA,不把 carrier sense 当全局信息。

E 要发给 G;A 听不到 E,但 A 与 G 都在彼此范围。E 先发含 duration 的 RTS,G 回 CTS。

先预测:哪个 message 让隐藏在 E 范围外、但靠近 G 的 A 保持安静?

Work It Out

timeEGA
t0RTS(duration)listen听不到
t1listen________
t2____receiveNAV/quiet
Hint 1 · Concept

CSMA 只能 sense 本地听力范围。

Hint 2 · State / Invariant

CTS 从 receiver 发,覆盖会干扰 receiver 的 neighbors。

Hint 3 · First Step

填 t1=CTS,t2=data。

Reveal · 展开完整推导

E 的 RTS 让 E 附近节点安静;G 的 CTS 让 G 附近(包括隐藏的 A)设置 virtual carrier sense/NAV。E 收到 CTS 后发送 data,降低在 G 处碰撞概率。空间复用仍允许既听不到 RTS/CTS又不干扰 G 的节点发送。

Why This Works

receiver 发出的 CTS 把“谁会伤害我”传播到真正相关的干扰域。

Variation

RTS 或 CTS 丢失时,哪些节点会沉默多久,sender 依靠什么 timer 恢复?

Closed-book reconstruction

画 E/G 与两个隐藏节点的新几何图,逐时标 RTS/CTS/NAV/data;再画 UE 从 T1 到 T4 的 measurement、core update、tunnel switch 与旧 state cleanup。

一手资料