目錄

802.11物理層

802.11局域網(wǎng)的MAC層協(xié)議

無線局域網(wǎng)的特殊問題

CSMA/CA協(xié)議（Colision Avoidance)

802.11的MAC層?

CSMA/CA協(xié)議的原理

為什么信道空閑還要再等待

虛擬載波監(jiān)聽

爭用窗口

二進(jìn)制指數(shù)退避算法

退避計(jì)時(shí)器?

802.11的退避機(jī)制?

CSMA/CA算法歸納

信道預(yù)約

CASM/CA協(xié)議的基本流程圖

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?802.11的物理層

802.11的物理層有以下幾種實(shí)現(xiàn)方法

• 直接序列擴(kuò)頻DSSS
• 正交頻分復(fù)用OFDM
• 跳頻擴(kuò)頻FHSS（已很少用）
• 紅外線IR(已很少用）

802.11局域網(wǎng)的MAC層協(xié)議

無線局域網(wǎng)不能簡單地搬用CSMA/CD協(xié)議，因?yàn)?/p>

• 碰撞檢測要求一個(gè)站點(diǎn)在發(fā)送本站數(shù)據(jù)的同時(shí)，還必須不間斷地檢測信道，但接收到的信號強(qiáng)度往往會遠(yuǎn)小于發(fā)送信號的強(qiáng)度，在無線局域網(wǎng)的設(shè)備中要實(shí)現(xiàn)這種功能就花費(fèi)巨大
• 即使能夠?qū)崿F(xiàn)碰撞檢測的功能，并且在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)檢測到信道是空閑的時(shí)候，在接收端仍然有可能發(fā)送碰撞

無線局域網(wǎng)的特殊問題

隱蔽站問題

暴露站問題

CSMA/CA協(xié)議（Colision Avoidance)

無線局域網(wǎng)不能使用CSMA/CD，而只能使用改進(jìn)的CSMA協(xié)議

改進(jìn)的辦法是把CSMA增加一個(gè)碰撞避免功能

802.11就使用CSMA/CA協(xié)議，在使用CSMA/CA的同時(shí)，還增加使用停止等待協(xié)議

802.11的MAC層

幀間間隔IFS

所有的站在完成發(fā)送后，必須再等待一段很短的時(shí)間（繼續(xù)監(jiān)聽）才能發(fā)送下一幀，這段時(shí)間的通稱是幀間間隔IFS（InterFrame Space)

幀間間隔長度取決于該站欲發(fā)送的幀的類型，高優(yōu)先級幀需要等待的時(shí)間較短，因此可優(yōu)先獲得發(fā)送權(quán)

若低優(yōu)先級幀還沒來得及發(fā)送而其他站的高優(yōu)先級幀已發(fā)送到媒體，則媒體變?yōu)槊B(tài)，因而低優(yōu)先級就只能再推遲發(fā)送，這樣就減少了發(fā)送碰撞的機(jī)會

兩種常用的幀間間隔 SIFS和DIFS

CSMA/CA協(xié)議的原理

• 欲發(fā)送數(shù)據(jù)的站先檢測信道。在802.11標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了在物理層的空中接口進(jìn)行物理層的載波監(jiān)聽。
• 通過收到的相對信號強(qiáng)度是否超過一定的門限數(shù)值就可判定是否有其他的移動站在信道上發(fā)送數(shù)據(jù)。
• 當(dāng)源站發(fā)送它的第一個(gè) MAC幀時(shí)，若檢測到信道空閑，則在等待一段時(shí)間DIFS后就可發(fā)送。

為什么信道空閑還要再等待

這是考慮到可能有其他的站有高優(yōu)先級的幀要發(fā)送。

如有，就要讓高優(yōu)先級幀先發(fā)送

虛擬載波監(jiān)聽

虛擬載波監(jiān)聽 (Virtual Carrier Sense) 的機(jī)制是讓源站將它要占用信道的時(shí)間（包括目的站發(fā)回確認(rèn)幀所需的時(shí)間）通知給所有其他站，以便使其他所有站在這一段時(shí)間都停止發(fā)送數(shù)據(jù)。這樣就大大減少了碰撞的機(jī)會

“虛擬載波監(jiān)聽”是指：其他站實(shí)際上并沒有監(jiān)聽信道，而是由于其他站收到了“源站的通知”才不發(fā)送數(shù)據(jù)

所謂“源站的通知”就是源站在其 MAC 幀首部中的第二個(gè)字段“持 續(xù)時(shí)間”中填入了在本幀結(jié)束后還要占用信道多少時(shí)間（以微秒為單 位），包括目的站發(fā)送確認(rèn)幀所需的時(shí)間

當(dāng)一個(gè)站檢測到正在信道中傳送的 MAC 幀首部的“持續(xù)時(shí)間”字段時(shí)，就調(diào)整自己的網(wǎng)絡(luò)分配向量 NAV (Network Allocation Vector)。 n NAV 指出：必須經(jīng)過多少時(shí)間才能完成數(shù)據(jù)幀的這次傳輸，才能使 信道轉(zhuǎn)入到空閑狀態(tài)

爭用窗口

信道從忙態(tài)變?yōu)榭臻e時(shí)，任何一個(gè)站要發(fā)送數(shù)據(jù)幀時(shí)，不僅都必須等待一個(gè) DIFS 的間隔，而且還要進(jìn)入爭用窗口，并計(jì)算隨機(jī)退避時(shí)間以便再次重新試圖接入到信道。

在信道從忙態(tài)轉(zhuǎn)為空閑時(shí)，為了避免幾個(gè)站同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)（一旦發(fā)送就要把一幀發(fā)送完，不能中途停止），各站就要執(zhí)行退避算法，以減少發(fā)生碰撞的概率。

802.11 使用二進(jìn)制指數(shù)退避算法

二進(jìn)制指數(shù)退避算法

退避計(jì)時(shí)器

802.11的退避機(jī)制

CSMA/CA算法歸納

信道預(yù)約

?為了更好地解決隱蔽站帶來的碰撞問題，802.11 允許要發(fā)送數(shù)據(jù)的站對信道進(jìn)行預(yù)約

預(yù)約的好處

• 使用 RTS 幀和 CTS 幀會使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的通信效率有所下降。但與數(shù)據(jù) 幀相比，開銷不算大。
• 相反，若不使用這種控制幀，則一旦發(fā)生碰撞而導(dǎo)致數(shù)據(jù)幀重發(fā)，則 浪費(fèi)的時(shí)間就更多

雖然如此，協(xié)議還是設(shè)有三種情況供用戶選擇：

• 使用 RTS 幀和 CTS 幀；
• 當(dāng)數(shù)據(jù)幀的長度超過某一數(shù)值時(shí)才使用 RTS 幀和 CTS 幀（ 顯然，當(dāng)數(shù)據(jù)幀本身就很短時(shí)，再使用 RTS 幀和 CTS 幀只能增 加開銷）；
• 不使用 RTS 幀和 CTS 幀。
• 雖然協(xié)議經(jīng)過了精心設(shè)計(jì)，但碰撞仍然會發(fā)生

CASM/CA協(xié)議的基本流程圖

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的无线个人区域网WPAN 802.11局域网的MAC层协议 CSMA/CA的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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