學習無線局域網(wǎng)中CSMA

1、學習無線局域網(wǎng)中CSMA/CA協(xié)議的基本原理以及與CSMA/CD協(xié)議的異同點CSMA/CA工作原理 當某個站點發(fā)送數(shù)據(jù)幀時： （1）先檢測信道（進行載波偵聽）。 （2）目的站若正確收到此幀，則經(jīng)過時間間隔SIFS后，向源站發(fā)送確認幀ACK。 （3）所有其他站都設(shè)置網(wǎng)絡(luò)分配向量NAV，表明在這段時間內(nèi)信道忙，不能發(fā)送數(shù)據(jù)。 （4）當確認幀ACK結(jié)束時，NAV（信道忙）也就結(jié)束了。在經(jīng)歷了幀間間隔之后，接著會出現(xiàn)一段空閑時間，叫做爭用窗口，表示在這段時間內(nèi)有可能出現(xiàn)各站點爭用信道的情況。 （5）爭用信道比較復雜，因為有關(guān)站點要執(zhí)行退避算法。這種協(xié)議實際上就是在發(fā)送數(shù)據(jù)幀之前先對信道進行預(yù)約。下面為

2、了方便解釋這種技術(shù)的主要原理請大家先看下圖。CSMA/CA協(xié)議中的RTS和CTS幀 在圖中， 站B、站C、站E在站A 的無線信號覆蓋的范圍內(nèi)。而站D不在其內(nèi)。 站A、站E、站D在站B 的無線信號覆蓋的范圍內(nèi)，但站C不在其內(nèi)。 如果站A要向站B發(fā)送數(shù)據(jù)，那么，站A在發(fā)送數(shù)據(jù)幀之前，要先向站B發(fā)送一個請求發(fā)送幀RTS。在RTS幀中已說明將要發(fā)送的數(shù)據(jù)幀的長度。站B收到RTS幀后就向站A回應(yīng)一個允許發(fā)送幀CTS。在CTS幀中也附上A欲發(fā)送的數(shù)據(jù)幀的長度(從RTS幀中將此數(shù)據(jù)復制到CTS幀中)。站A收到CTS幀后就可發(fā)送其數(shù)據(jù)幀了?，F(xiàn)在討論在A和B兩個站附近的一些站將做出什么反應(yīng)。 對于站C，站C處于

3、站A的無線傳輸范圍內(nèi)，但不在站B的無線傳輸范圍內(nèi)。因此站C能夠收聽到站A發(fā)送的RTS幀，但經(jīng)過一小段時間后，站C收聽不到站B發(fā)送的CTS幀。這樣，在站A向站B發(fā)送數(shù)據(jù)的同時，站C也可以發(fā)送自己的數(shù)據(jù)而不會干擾站B接收數(shù)據(jù)(注意：站C收聽不到站B的信號表明，站B也收聽不到站C的信號)。 對于站D，站D收聽不到站A發(fā)送的RTS幀，但能收聽到站B發(fā)送的CTS幀。因此，站D在收到站B發(fā)送的CTS幀后，應(yīng)在站B隨后接收數(shù)據(jù)幀的時間內(nèi)關(guān)閉數(shù)據(jù)發(fā)送操作，以避免干擾站B接收自A站發(fā)來的數(shù)據(jù)。 對于站E，它能收到RTS幀和CTS幀，因此，站E在站A發(fā)送數(shù)據(jù)幀的整個過程中不能發(fā)送數(shù)據(jù)。 雖然使用RTS和CTS幀會

4、使整個網(wǎng)絡(luò)的效率有所下降。但這兩種控制幀都很短，它們的長度分別為20和14字節(jié)。而數(shù)據(jù)幀則最長可達2346字節(jié)，相比之下的開銷并不算大。相反，若不使用這種控制幀，則一旦發(fā)生沖突而導致數(shù)據(jù)幀重發(fā)，則浪費的時間就更大。雖然如此，但協(xié)議還是設(shè)有三種情況供用戶選擇： 使用RTS和CTS幀； 當數(shù)據(jù)幀的長度超過某一數(shù)值時才使用RTS和CTS幀； 不使用RTS和CTS幀。 盡管協(xié)議經(jīng)過了精心設(shè)計，但沖突仍然會發(fā)生。例如：站B和站C同時向站A發(fā)送RTS幀。這兩個RTS幀發(fā)生沖突后，使得站A收不到正確的RTS幀因而站A就不會發(fā)送后續(xù)的CTS幀。這時，站B和站C像以太網(wǎng)發(fā)生沖突那樣，各自隨機地推遲一段時間后重新

5、發(fā)送其RTS幀。推遲時間的算法也是使用二進制指數(shù)退避。 為了盡量減少沖突，802.11標準設(shè)計了獨特的MAC子層。CSMA/CA工作流程 CSMA/CA協(xié)議的工作流程分為兩個分別是: 1.送出數(shù)據(jù)前，監(jiān)聽媒體狀態(tài)，等沒有人使用媒體，維持一段時間后，才送出數(shù)據(jù)。由於每個設(shè)備采用的隨機時間不同，所以可以減少沖突的機會。 2.送出數(shù)據(jù)前，先送一段小小的請求傳送報文給目標端，等待目標端回應(yīng)報文后，才開始傳送。利用RTS-CTS握手(程序，確保接下來傳送資料時，不會被碰撞。同時由於RTS-CTS封包都很小，讓傳送的無效開銷變小。 CSMA/CA通過這兩種方式來提供無線的共享訪問，這種顯式的ACK機制在處

6、理無線問題時非常有效。然而不管是對于802.11還是802.3來說，這種方式都增加了額外的負擔，所以802.11網(wǎng)絡(luò)和類似的Ethernet網(wǎng)比較總是在性能上稍遜一籌。主要差別CSMA/CD：帶有沖突檢測的載波監(jiān)聽多路訪問，可以檢測沖突，但無法“避免”CSMA/CA：帶有沖突避免的載波監(jiān)聽多路訪問，發(fā)送包的同時不能檢測到信道上有無沖突，只能盡量“避免”；1.兩者的傳輸介質(zhì)不同,CSMA/CD用于總線式以太網(wǎng),而CSMA/CA則用于無線局域網(wǎng)802.11a/b/g/n等等；2.檢測方式不同,CSMA/CD通過電纜中電壓的變化來檢測，當數(shù)據(jù)發(fā)生碰撞時，電纜中的電壓就會隨著發(fā)生變化；而CSMA/CA采用能量檢測(ED)、載波檢測(CS)和能量載波混合檢測三種檢測信道空閑的方式；3.WLAN中，對某個節(jié)點來說，其剛剛發(fā)出的信號強度要遠高于來自其他節(jié)點的信號強度，也就是說它自己的信號會把其他的信號給覆蓋掉；4.本節(jié)點處有沖突并不意味著在接收節(jié)點處就有沖突。綜上，在WLAN中實現(xiàn)CSMA/CD是比較困難的。 csma/ca與csma/cd基本原理非常類似，但是它適用于無線環(huán)境。無線信道存在隱