无线网络中的载波监听技术讨论

无线网络中的载波监听技术讨论

1.CSMA技术简介

载波监听多路访问CSMA(Carrier Sense Multiple Access)的技术，也称做无听后说LBT(ListemBeforeTalk)。要传输数据的站点首先对媒体上有无载波进行监听，以确定是否有别的站点在传输数据。如果媒体空闲，该站点便可传输数据；否则，该站点将避让一段时间后再做尝试。这就需要有一种退避算法来决定避让的时间，常用的退避算法有非坚持、1－坚持、P－坚持三种，后来发展成带冲突检测的载波监听多路访问CSMA/CD((CarrierSense Multiple Access with CollisionDetection)技术。在总线和环形拓扑中的，网络上的设备必须共享传输线路，为解决同一时间几个设备同时争用传输介质，需要CSMA/CD技术协调各设备访问介质的顺序，在设备之间交换数据。

2.无线网络中的CSMA技术

随着无线网络技术的广泛普及，在无线网络技术中，同样需要解决信道争用、冲突检测以及冲突出现后的如何处理一系列的问题。那么传统的CSMA/CD技术能不能满足无线网络应用呢，还是有新的更好的技术来代替？

无线局域网标准802.11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要验证网络的可用性。在IEEE802.3协议中，是CSMA/CD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需要进行数据传送时网络上的冲突。在IEEE802.11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收数据信号一边发送数据信号，而这在无线系统中是无法办到的。

 

鉴于这个差异，在IEEE802.11中对CSMA/CD进行了一些调整，采用了新的协议CSMA/CA(Carrier SenseMultiple Access with Collision Avoidance)或者DCF(DistributedCoordination 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协议的工作流程是：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受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，不管是那种现象发生，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IEEE802.11还是IEEE802.3来说，这种方式都增加了额外的负担，所以IEEE802.11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的主要差别对比如下：

     CSMA/CD：即载波监听多路访问/冲突检测方法，只要检测，无法避免；

     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’；

 

     两者的传输介质不同：CSMA/CD用于总线以太网IEEE802.3，而CSMA/CA则用于无线局域网IEEE802.11b；

     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；

      WLAN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；