隐藏节点问题.docx

隐藏节点隐藏节点的概念般情况一一冲突域完备由于衰耗，网卡发射信号的可达范围都是有限的，如下列图所示:AP圆圈代表AP/STA的信号可达区域在冲突域完备的情况下，STA1和STA2之间能彼此感知并 接收对方发送的无线电当STA1在向AP发报的时候，STA2能感知空口被STA1占用，依据 802.11MAC信道争抢机制，STA2这个时候是禁止向AP发送报文的，它只能等到STA1报文 发送完毕，空口恢复空闲后再抢占信道发送报文因此，在冲突域完备的情况下STA2不会 干扰STA1的报文发送过程隐藏节点情况一一冲突域不完备冲突域不完备的情况下，STA1和STA2发送的信号AP能接收，但STA彼此之间无法感知对 方的存在当STA1给AP发送报文的时候，由于STA2网卡无法感知STA1的发报过程，那么 就存在下面的可能：当STA1发报过程还在继续的时候，STA2突然有报文要发送到AP,这个 时候就会发生报文的碰撞，导致AP无法解码任何一边的数据隐藏节点的本质来源与CSMA/CA传输衰耗有线以太网采用的MAC接入方式为CSMA/CD,完美的解决了多用户接入的资源分配问 题，没有产生802.11的隐藏节点问题，这是为啥？其实这本质上来源于电磁波在有线与无 线传输属性上的区别。

在Base-T铜线或Base-FX光纤传输线上，电磁信号(光信号)传输衰耗很小在以太网 协议标准规定距离范围(lOOm-lOkm)内可以保证终端有线网卡之间的完全可见，即保证 以太网冲突域的完备性因此CSMA/CD可以让任何一个终端感知该冲突域中其它设备间的 通信过程而轻松实现规避动作，防止无谓的冲突而在无线环境中，电磁信号的衰耗非常大一般情况下信号从无线射频卡出来到距离天 线10cm距离，信号会衰减40dB以上；在自由空间中，无线电传播距离扩大一倍，电平值 衰减3dB针对这种情况，802.11只能保证AP和STA之间能彼此接收对方的信号，而无法 对STA和STA之间的可见性作出规定因此可能出现STA彼此之间无法感知对方的存在，最 终导致冲突丢包的问题这即是隐藏节点的本质来源网卡收发属性有线以太网的CSMA/CD为什么在无线环境中失效，而802.11又为什么要提出CSMA/CAo 这局部与隐藏节点不可防止的客观条件有关，还与网卡收发属性相关有线环境中，不仅冲突域完备，而且网卡对碰撞的检测非常容易实现原因是衰耗小, 发送信号电平和接收信号电平相差不大，网卡很容易检测到两个信号的碰撞，实现CD (Collision Detection)o但在无线环境中，以功率100mW AP为例，网卡发送信号为20dBm,而接收电平通常 处在-60dBm左右。

这两个信号的碰撞有如大象被蚂蚁撞到，对于大象来说，实在无法感知 一般情况下，对于WiFi无线射频卡，收发是不能同时进行的这就如同把一头大象放到称 蚂蚁的秤上，不仅称不出大象的重量，而且对秤是毁灭性的破坏总之，无线射频卡在发报的时候，无法同时开启射频接收单元，也就不能实现对空口信道的 监测，无从感知所发送的报文是否产生了碰撞因此CD在无线中是无法实现的无线射频 卡仅仅能做到的，就是在不发送报文的时候，被动监听空口是否被占用如果有，该网卡必 须等待，直到其恢复空闲由于隐藏节点和网卡收发属性的问题，通过物理的载波监听无法完成空口资源的高效分 配为了解决这两个问题，802.11提出了 CSMA/CA,即虚载波侦听和冲突防止虚载波侦听与H3C解决方案虚载波侦听与RTS/CTS为了解决无线环境隐藏节点的问题,802.11通过控制报文实现虚载波侦听一一通过报文 携带的Duration字段预留空口资源如下图，STA1有报文要传送到AP,它先发送一个较短的报文(RTS报文)来向AP申请空 口资源AP收至STA1的RTS请求报文后，回送一个CTS报文，它也同样是一个短报文，该 报文会被AP覆盖范围的所有STA接收并解码(包括图中的STA2),其中携带的信息告诉STA2, AP正准备接收STA1的发报，接下来的一段时间STA2需要保持安静。

这即是“虚”载波侦听，尽管STA2不能物理上感知STA1的发报，但是通过802.11的 MAC层控制报文能逻辑上感知STA1的发报,从而做出规避动作，实现CA(Collision Avoidance) RTS/CTS只是虚载波侦听的一种实现形式，在其他情况中也有用到比拟典型的有802.11报 文分片传输过程，前一片分片报文以及其ACK回复携带的Duration字段会预留出下一片分 片报文传送所需要的时间资源原理和RTS/CTS是一样的RTS/CTS应用环境以及H3C解决方案RTS/CTS的应用使得由于隐藏节点导致的碰撞问题得到有效解决，但要注意的是， RTS/CTS报文本身也是一种资源开销，因为它们不携带任何数据信息，仅用作资源预留在无线环境比拟复杂，隐藏节点众多的情况下，建议开启RTS/CTS功能，来防止过多的 报文碰撞，有效提升空口资源利用效率在无线环境良好，用户数不多的情况下，不建议开 启RTS/CTS功能H3c实现了针对不同应用环境的RTS/CTS参数调控统计显示，小报文的碰撞概率要远 远低于大报文，针对这种情况，H3c可以做到大报文开启RTS/CTS保护，而小报文那么直接发 送，以最大化资源利用率。

报文的“大”、“小”可以定义室分系统与隐藏节点室分是通过馈线系统把AP信号引入密闭空间，有效解决了 AP直接布放导致的信号穿 透损耗问题，实现对大楼的深度覆盖AP下行信号通过馈线引入室内，STA上行信号通过馈 线上送到AP,可以保证AP跟各个STA保持良好的可见性但是，由于馈线系统仅仅只是在 AP （信号源）与STA （室分天线）间传输信号，而各个室分天线之间是完全隔离的这样就 导致STA无法感知其他STA的发报过程，而形成隐藏节点如下图，房间A内的STA和房 间D内的STA彼此是不可见的，它们可能会同时向AP发报而形成碰撞WLAN室分系统的隐藏节点问题是无法回避的室分是2/3G移动通信的产物，而2/3G 是通过基站完成信道资源的集中管控和分配，不需要终端参与，因此在2/3G系统中不存在 隐藏节点的问题对于WLAN室分系统的隐藏节点问题，只能通过分布系统的优化和无线参 数调控来解决：• 控制每AP的天线数量，减少隐藏节点的数目；• 在用户数较多的情况下，开启RTS/CTS保护，减少冲突丢包；。