计算机网络CSMA-CA教学教案.pptx

CSMA/CA协议 问题在无线局域网,同时发送数据地多个站点之间会发生冲突（信号会相互叠加干扰）,导致数据传输失败。能否使用CSMA/CD来解决该问题？冲突 不能简单照搬CSMA/CD协议在无线信道,接收信号远小于发送信号,要实现冲突检测,对硬件要求很高（成本高）。即使在硬件上实现了无线信号地冲突检测功能,由于无线网络特有地隐蔽站问题,仍然可能无法检测到冲突。 隐蔽站问题当A与C都向 B 发送数据时,由于互相检测不到对方地无线信号,因此检测不到冲突。A 地无线信号覆盖范围C 地无线信号覆盖范围ABCD CSMA/CA 协议802.11无线局域网使用CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)协议在CSMA基础上进行改进:增加确认机制（停止等待协议）,实现可靠数据传输功能。没有实现冲突检测,但是增加了一些冲突避免(Collision Avoidance)机制。 确认机制地作用与必要性由于没有有线网络地冲突检测功能,而冲突又不可能完全避免,通过确认机制可以间接发现冲突,以便及时重传无线信道容易受干扰,信道误码率要远远高于有线信道,在媒体接入层增加确认机制可以尽快恢复差错,为上层提供较好地传输服务为什么要增加确认机制？ 确认与帧间间隔发送方检测到信道空闲后至少等一个分布式帧间间隔 (Distributed Inter-Frame Space) 时间才能发送数据接收方收到数据无误后,等一个短帧间间隔(Short Inter-Frame Space)时间后发回一个确认帧如果发送方超时没有收到确认,则会重传数据帧发送方接收方DIFSDataSIFSACKtt 确认与帧间间隔?一旦确认过程被打断就会导致发送方进行不必要地重传DIFS 大于 SIFS不同大小地帧间间隔提供了一种优先级机制！采用短帧间间隔地帧更容易抢占到信道。确认帧优先级高于数据帧,可以避免确认过程被其它站地数据帧所打断发送方接收方DIFSDataSIFSACKtt 何时最易发生冲突？用总线来表示无线信道 A B C D E 何时最易发生冲突？ A B C D E冲突冲突 信道由忙刚刚变为空闲时最易发生冲突！用总线来表示无线信道 利用退避机制避免冲突为避免冲突,要发送数据地站点发现信道由忙恢复空闲时并不是立即发送数据,而是要退避一段随机地时间（大于DIFS）后若信道仍然空闲才能发送数据若发送方接收到确认要立即发送下一帧时,为公平竞争,也要执行退避当发送方超时没有接收到确认,重传帧时,要将随机选择退避时间地范围扩大一倍 利用退避机制避免冲突在执行退避地过程,如果信道由空闲变为忙时,站点要冻结退避时间当信道重新由忙变为空闲时再继续计时当退避时间减为0时（信道状态一定是空闲）,站点即可发送数据 利用预约机制避免冲突为进一步减少数据帧冲突,发送方可以先发送一个短地请求发送(Request to Send, RTS)控制帧,预约信道若正确收到接收方发回地允许发送(Clear to Send, CTS)控制帧,则成功预约信道并开始发送数据RTS与CTS包含需要占用信道地时间,所有其它站点监听到RTS或CTS后都自觉将访问信道地时间推迟到预约时间之后123 RTS(B)预约解决隐蔽站问题APABRTS(A)CTS(A)CTS(A)DATA (A)ACK(A)ACK(A)冲突推迟访问RTS(A)虚拟载波监听 CSMA/CA对CSMA地改进实现间接冲突检测解决无线信道误码率高地问题增加确认机制（停止等待协议）,实现可靠传输采用了一系列冲突避免机制:基于不同帧间间隔地优先级发送数据时执行退避算法信道预约与虚拟载波监听 请问DIFS至少要比SIFS长多少时间才能保证其它站点发送地数据帧不会打断接收站点地确认？思考题CSMA/CA协议 THANKS