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CSMA/CD协议已经成功地应用于使用广播信道的有线局域网那么同样使用广播信道的无线局域网能不能也使用CSMA/CD协议呢
无线局域网中不使用碰撞检测CD原因是由于无线信道的传输条件特殊其信号强度的动态范围非常大无线网卡上接收到的信号强度往往会小于发送信号的强度可能相差百万倍。如果无线网卡上实现碰撞监测CD对硬件的要求非常高。即使实现无线局域网的碰撞检测功能但是无线电波的特殊性存在隐蔽站问题进行碰撞检测意义也不大。 80211无线局域网
使用CSMA/CA协议CA是碰撞避免的功能不再碰撞检测。由于不可能避免所有的碰撞并且无线信道误码率较高802.11标准还使用了数据链路层确认机制停止等待协议保证数据被正确接收它的MAC层定义了两种不同的媒体接入控制方式DFC和PCF分布式协调功能DCF没有中心控制站点每个站点使用CSMA/CA协议通过争用信道来获取发送权这是默认方点协调功能PCF使用集中控制的接入算法一般在接入点AP实现集中控制这是可选方式较少使用 帧间间隔IFS 定义所有站点必须在持续检测到信道空闲制定的一段时间后才能发送帧即等待帧间间隔。
帧间间隔长短取决于该站点要发送的帧的类型
高优先级帧需要等待的时间短因此可获得有限发送权低优先级时间长某个站低优先级还没来得及送但是高优先级已到那么就将信道改为忙状态因而低优先级帧只能推迟发送了这样就减少了发生碰撞的机会。
常用的帧间间隔
短帧SIFS28μs最短的帧间间隔用来分隔开一次对话的各帧。一个站点应当能够在这段时间内从发送方式切换到接收方式。使用这类型帧的有ACK帧CTS帧有过长的MAC帧分片后的数据帧、以及回答AP探询的帧和在PCF中接入点AP发送的帧。DCF的DIFS128μs在DCF方式中用来发送数据帧和管理帧。 CSMA/CA工作原理 解释图中①②③出现的原因
为什么出现①信道明明空闲了为什么还要等待DIFS呢为了方便优先级高的帧发送为什么出现②目的站需要由接收态转为发送态它需要接收数据帧并且发送确认帧为什么出现③明明已经等了DIF了为什么还要退避随机事件为了怕其余的站都同时发送导致信道发生了碰撞
④和⑤明明都是信道空闲的状态为什么④不采用退避算法
当站点检测到信道是空闲的并且所发送的数据帧不是成功发送完上一个数据帧之后立即连续发送的数据帧则不使用退避算法。
但是⑤采用退避算法呢下面的情况必须采用退避算法
发送数据帧之前检测到忙说明有很多帧都等着信道闲下来呢那么就容易同时发送容易撞每一次重传一个数据帧的时候每次发送成功要连续发送下一个帧时避免长时间占着信道 退避算法 退避计时器
站点为退避计时器设置一个随机的退避时间当计时器时候减小为0开始发送数据计时器时间未减少到0信道忙这时就冻结数值等信道变闲经过DIF后启动计时器。
退避时间计算
在第 i 次退避时退避时间时序编号×基本退避时间退避时间在时序编号012....4^i- 1中随机选择一个基本退避时间也就是一个时隙的长度这样做是为了使不同的站点选择相同退避时间的概率减少当时隙编号达到255时对应于第六次退避就不再增加了 举例说明CSMA/CA退避算法工作过程 ABCDE为无线站点画如下的示意图
信道忙的时候其余的站都要在自己的每个时隙检测信道状态每次忙完之后其余的站都要经过一段冷静期DIFS先归零者先发送先解冻者先发送 信道预约和虚拟载波监听 信道预约
尽可能的减少碰撞的概率和减少碰撞的影响允许要发送数据的站点对信道进行约
预约过程 对于源站和目的站
源站先发送一个短的控制帧称为请求发送RTS包括源地址目的地址和通信时长目的站收到RTS帧发送响应控制帧即允许发送CTS包括这次通信所需的持续时间时间是从RTS复制来的源站收到CTS帧后等待SIFS后即可发送其数据帧目的站正确收到源站发来的数据帧等待SIFS后向源站发送确认帧ACK。
其他站
其他站收到CTS帧/数据帧后推迟接入到无线局域网中。保证不会受到干扰。如果RTS发生碰撞源站就收不到CTS帧需执行退避算法重传RTS帧‘CTS和RTS帧很小碰撞产生的开销小。
802.11标准规定了3种情况供用户选择
使用RTS帧和CTS帧不使用当数据帧的长度超过某一数值时使用这俩帧
载波监听
定义除了RTS和 CTS会携带时间数据帧也能携带数据通信需要持续的时间。
也就是说站点只要是监听到RTS 和 CTS 或者数据帧中的任何一个都能知道信道被占用的时间而不需要监听到信道上的信号因此虚拟载波监听信号可以减少屏蔽站带来的碰撞问题。
