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CSMA/CA机制

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2011年7月9日 / 998次阅读
标签:无线WiFi

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本文介绍WiFi网络底层使用的CSMA/CA冲突避免机制,以及CSMA/CA的工作流程,并与以太网使用的CSMA/CD机制进行比较分析。

CSMA/CA介绍

无线局域网标准802.11(我们常用的WiFi,或者WLAN)的MAC和802.3协议的MAC非常相似,都是在一个共享媒体之上支持多个用户共享资源,由发送者在发送数据前先检查网络的可用性。

在802.3协议中,是由一种称为CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)的协议来完成调节,这个协议解决了在Ethernet上的各个工作站如何在线缆上进行传输的问题,利用它检测和避免当两个或两个以上的网络设备同时进行数据传送时网络上的冲突。在802.11无线局域网协议中,冲突的检测存在一定的问题,这个问题称为"Near/Far"现象,这是由于要检测冲突,设备必须能够一边接受数据信号一边传送数据信号,而这在无线系统中是无法办到的。

鉴于这个差异,在802.11中对CSMA/CD进行了一些调整,采用了新的协议CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)或者DCF(Distributed Coordination Function)。 CSMA/CA利用ACK信号来避免冲突的发生,也就是说,只有当客户端收到网络上返回的ACK信号后才确认送出的数据已经正确到达目的。

CSMA/CA协议的工作流程

一个工作站希望在无线网络中传送数据,如果没有探测到网络中正在传送数据,则附加等待一段时间,再随机选择一个时间片继续探测,如果无线网路中仍旧没有活动的话,就将数据发送出去。接受端的工作站如果收到发送端送出的完整的数据则回发一个ACK数据报,如果这个ACK数据报被接收端收到,则这个数据发送过程完成,如果发送端没有收到ACK数据报,则或者发送的数据没有被完整地收到,或者ACK信号的发送失败,不管是哪种现象发生,数据报都在发送端等待一段时间后被重传。

CSMA/CA通过这种方式来提供无线的共享访问,这种显式的ACK机制在处理无线问题时非常有效。然而不管是对于802.11还是802.3来说,这种方式都增加了额外的负担,所以802.11网络和类似的Ethernet网比较总是在性能上稍逊一筹

CSMA/CD和CSMA/CA的主要差别对比

CSMA/CD:即载波监听多路访问/冲突检测方法;

CSMA/CA:带有冲突避免的载波侦听多路访问,发送包的同时不能检测到信道上有无冲突,只能尽量“避免”;

1, 两者的传输介质不同,CSMA/CD用于总线以太网,而CSMA/CA则用于无线局域网802.11;

2, 检测方式不同,CSMA/CD通过电缆中电压的变化来检测,当数据发生碰撞时,电缆中的电压就会随着发生变化;而CSMA/CA采用能量检测(ED)、载波检测(CS)和能量载波混合检测三种检测信道空闲的方式;

3, 在WiFi网络中,对某个节点来说,其刚刚发出的信号强度要远高于来自其他节点的信号强度,也就是说它自己的信号会把其他的信号给覆盖掉;

4, 本节点处有冲突并不意味着在接收节点处就有冲突。

本文链接:http://www.maixj.net/ict/csma-ca-3187
云上小悟 麦新杰(QQ:1093023102)

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