目錄

802.11物理層

802.11局域網的MAC層協議

無線局域網的特殊問題

CSMA/CA協議（Colision Avoidance)

802.11的MAC層?

CSMA/CA協議的原理

為什么信道空閑還要再等待

虛擬載波監聽

爭用窗口

二進制指數退避算法

退避計時器?

802.11的退避機制?

CSMA/CA算法歸納

信道預約

CASM/CA協議的基本流程圖

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?802.11的物理層

802.11的物理層有以下幾種實現方法

• 直接序列擴頻DSSS
• 正交頻分復用OFDM
• 跳頻擴頻FHSS（已很少用）
• 紅外線IR(已很少用）

802.11局域網的MAC層協議

無線局域網不能簡單地搬用CSMA/CD協議，因為

• 碰撞檢測要求一個站點在發送本站數據的同時，還必須不間斷地檢測信道，但接收到的信號強度往往會遠小于發送信號的強度，在無線局域網的設備中要實現這種功能就花費巨大
• 即使能夠實現碰撞檢測的功能，并且在發送數據時檢測到信道是空閑的時候，在接收端仍然有可能發送碰撞

無線局域網的特殊問題

隱蔽站問題

暴露站問題

CSMA/CA協議（Colision Avoidance)

無線局域網不能使用CSMA/CD，而只能使用改進的CSMA協議

改進的辦法是把CSMA增加一個碰撞避免功能

802.11就使用CSMA/CA協議，在使用CSMA/CA的同時，還增加使用停止等待協議

802.11的MAC層

幀間間隔IFS

所有的站在完成發送后，必須再等待一段很短的時間（繼續監聽）才能發送下一幀，這段時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送的幀的類型，高優先級幀需要等待的時間較短，因此可優先獲得發送權

若低優先級幀還沒來得及發送而其他站的高優先級幀已發送到媒體，則媒體變為忙態，因而低優先級就只能再推遲發送，這樣就減少了發送碰撞的機會

兩種常用的幀間間隔 SIFS和DIFS

CSMA/CA協議的原理

• 欲發送數據的站先檢測信道。在802.11標準中規定了在物理層的空中接口進行物理層的載波監聽。
• 通過收到的相對信號強度是否超過一定的門限數值就可判定是否有其他的移動站在信道上發送數據。
• 當源站發送它的第一個 MAC幀時，若檢測到信道空閑，則在等待一段時間DIFS后就可發送。

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先級的幀要發送。

如有，就要讓高優先級幀先發送

虛擬載波監聽

虛擬載波監聽 (Virtual Carrier Sense) 的機制是讓源站將它要占用信道的時間（包括目的站發回確認幀所需的時間）通知給所有其他站，以便使其他所有站在這一段時間都停止發送數據。這樣就大大減少了碰撞的機會

“虛擬載波監聽”是指：其他站實際上并沒有監聽信道，而是由于其他站收到了“源站的通知”才不發送數據

所謂“源站的通知”就是源站在其 MAC 幀首部中的第二個字段“持 續時間”中填入了在本幀結束后還要占用信道多少時間（以微秒為單 位），包括目的站發送確認幀所需的時間

當一個站檢測到正在信道中傳送的 MAC 幀首部的“持續時間”字段時，就調整自己的網絡分配向量 NAV (Network Allocation Vector)。 n NAV 指出：必須經過多少時間才能完成數據幀的這次傳輸，才能使 信道轉入到空閑狀態

爭用窗口

信道從忙態變為空閑時，任何一個站要發送數據幀時，不僅都必須等待一個 DIFS 的間隔，而且還要進入爭用窗口，并計算隨機退避時間以便再次重新試圖接入到信道。

在信道從忙態轉為空閑時，為了避免幾個站同時發送數據（一旦發送就要把一幀發送完，不能中途停止），各站就要執行退避算法，以減少發生碰撞的概率。

802.11 使用二進制指數退避算法

二進制指數退避算法

退避計時器

802.11的退避機制

CSMA/CA算法歸納

信道預約

?為了更好地解決隱蔽站帶來的碰撞問題，802.11 允許要發送數據的站對信道進行預約

預約的好處

• 使用 RTS 幀和 CTS 幀會使整個網絡的通信效率有所下降。但與數據 幀相比，開銷不算大。
• 相反，若不使用這種控制幀，則一旦發生碰撞而導致數據幀重發，則 浪費的時間就更多

雖然如此，協議還是設有三種情況供用戶選擇：

• 使用 RTS 幀和 CTS 幀；
• 當數據幀的長度超過某一數值時才使用 RTS 幀和 CTS 幀（ 顯然，當數據幀本身就很短時，再使用 RTS 幀和 CTS 幀只能增 加開銷）；
• 不使用 RTS 幀和 CTS 幀。
• 雖然協議經過了精心設計，但碰撞仍然會發生

CASM/CA協議的基本流程圖

總結

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的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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