CSMA/CA協議的原理及相關技術
CSMA/CA協議:載波偵聽多路訪問及衝突避免協議
(一)CSMA/CA協議的產生背景(原因)
無線區域網不能使用CSMA/CD協議,只能使用改進的CSMA協議;
(二)CSMA/CD的缺陷
(1)CSMA/CD不能進行衝突的避免,只能進行衝突檢測
(2)CSMA/CD是邊傳輸變檢測的,容易造成衝突;
(3)隱蔽終端問題
當A和C都檢測不到訊號,認為通道空閒時,同時向終端B傳送資料幀,就會導致衝突;
(4)暴露終端問題
當B向A傳送資料的時候,終端C也想給D傳送資料:但是,終端C檢測到通道處於忙狀態,則不會向D傳送資料,但是,B向A傳送資料是不會影響C向D傳送資料的。
(三)CSMA/CA的工作原理
當一個終端節點要向另一個終端節點發送資料時,先進行通道的預約。
當終端A想要給終端B傳送資料的時候,在偵聽到通道空閒的前提下:
1)終端A先向終端B傳送一個控制幀RTS(Request To Send);
2)終端B可以在可以接收資料的情況下:就會發送一個響應控制幀CTS(Clear To Send);
3)終端A接收到終端B傳送的幀就開始傳送要發的資料幀;
4)終端B接收到終端A傳送的資料幀後,經過一段時間,就會向終端A傳送一個確認幀。
CSMA/CA協議只能避免資料幀的衝突,不能避免控制幀的衝突。
(四)CSMA/CA協議的關鍵技術
1.幀間間隔
SIFS(最短幀間間隔):使用SIFS的幀優先順序最高,用於需要立即響應的服務。eg:ACK幀,CTS幀和控制幀等。
PIFS:PCF方式下節點使用的幀間間隔,用以獲得在無競爭訪問週期啟動時訪問通道的優先權。
DIFS:DCF方式下節點使用的幀間間隔,用於傳送資料幀和管理幀。
2.虛擬載波監聽機制
當其他節點通過源終端向目的終端傳送的ACK幀以及目的終端對於源終端迴應的CTS幀得知在某一時間段,這兩個終端將要進行會話,則其他終端節點會停止偵聽,進入休眠狀態(節省能量),直到會話結束,則又開始偵聽。這種機制就稱做虛擬載波偵聽。
3,爭用視窗
在有眾多的終端節點都想傳送資料並且通道空閒時:先經過一個DIFS的時長,然後,每一個節點都產生一個隨機的爭用視窗(計時器),進行倒計時,當先結束計時結束的節點進行資料的傳送,其他節點凍結爭用視窗,停止計時,並且記住剩餘的時間,當該節點的資料傳送完成,在經過一個DIFS的時間,其他節點的爭用視窗重新啟動並且開始計時,依次下去,直到所有的節點發送完畢。若節點在爭用視窗計時結束後傳送資料與其他節點發生衝突,則發生衝突的節點都隨機產生一個爭用視窗,繼續進行倒計時。
(五)總結
CSMA/CA協議只能用於有明確目標地址的幀,不能用於組播報文和光播報文傳輸。