802.11MAC协议的简单分析.docx

Word版本下载可任意编辑】 802.11MAC协议的简单分析 IEEE 802.11MAC协议在一些规定中有着独特的地方那么我们这里对MAC协议不再过多描述，主要看一下802.11MAC协议的一些特点和工作流程希望大家能从中有所收获 802.11MAC协议定义了5类时序间隔，其中两类是由物理层决定的基本类型：短帧空间(SIFS)和时隙 (slot time)其余3类时序间隔则基于以上两种基本的时序间隔：优先级帧间空间(PIFS)、分散帧间空间(DIFS)和扩展帧间空间(EIFS) SIFS是最短的时序间隔，其次为时隙时隙可视为MAC协议操作的时间单元，尽管802.11信道就整体而言并不工作于时隙级时序间隔上对于 802.11b网络(即具有DSSS物理层的网络)，SIFS和时隙分别为10和20μs考虑到信号的传播和处理延迟，通常将时隙选择为20μs PIFS等于SIFS加1个时隙，而DIFS等于SIFS加2个时隙EIFS比上述4类时序间隔都长得多，通常在当收到的数据帧出现错误时才使用 802.11MAC协议支持两种操作模式：单点协调功能(PCF)和分散协调功能(DCF)。

PCF提供了可防止竞争的接入方式，而DCF则对基于接入的竞争采取带有冲突防止的载波检测多路访问(CSMA/CA)机制上述两种模式可在时间上交替使用，即一个PCF的无竞争周期后紧跟一个DCF的竞争周期 AP首先将轮询消息和数据(如果存在)发送至移动站1(用S1表示)移动站1应当在SIFS时序间隔内，立即发送确认消息或数据帧(如果数据帧存在)至AP在收到来自移动站1的ACK消息或数据后，AP将在SIFS时序间隔内轮询移动站2在本例中，由于轮询消息丢失或者移动站不需要发送数据至AP，因此移动站2并未作出响应这种情形中，由于在SIFS截止之前AP未收到来自移动站2的响应， AP将在PIFS时序间隔内继续轮询移动站3PIFS开始于移动站2最后一条轮询消息的末尾 在退避期间，如果在一个时隙中检测到信道繁忙，那么退避间隔将保持不变，并且只当检测到在DIFS间隔及其下一时隙内信道持续保持空闲，才重新开始减少退避间隔值当退避间隔为0，将再次传送分组数据退避机制有助于防止冲突，因为信道可在最近时刻被检测为繁忙更进一步，为了防止信道被捕获，在两次连续的新分组数据传送之间，移动站还必须等待一个退避间隔，尽管在DIFS间隔中检测到信道空闲。

DCF的退避机制具有指数特征对于每次分组传送，退避时间以时隙为单位(即是时隙的整数倍)，统一地在0至n-1之间开展选取，n表示分组数据传送失败的数目在第一次传送中，n取值为CWmin=32，即所谓的最小竞争窗(minimum contention window)每次不成功的传送后，n将加倍，直至到达最大值CWmax=1024 对于每个成功接收的分组数据，802.11规范要求向接收方发送ACK消息而且为了简化协议头，ACK消息将不包含序列号，并可用来确认收到了最近发送的分组数据也就是说，移动站根据间断停起(stop-and-go)协议开展数据交换一旦分组数据传送结束，发送移动站将在10μs SIFS间隔内收到ACK如果ACK不在指定的ACK_timeout周期内到达发送移动站，或者检测到信道上正在传送不同的分组数据，最初的传送将被认为是失败的，并将采用退避机制开展重传 除了物理信道检测，802.11MAC协议还实现了网络向量分配(NAV)，NAV的值向每个移动站指示了信道重新空闲所需的时间所有的分组数据均包含一个持续时间字段，而且NAV将对传送的每个分组数据的持续时间字段开展更新。

因此，NAV实际上表示了一种虚拟的载波检测机制MAC协议就采用物理检测和虚拟检测的组合以防止冲突 上面描述的协议称为双向握制，此外，MAC协议也包含4通(four-way)帧交换协议实际上，4通协议利用上述竞争过程获得信道接入之后，要求移动站向AP发送一个特殊信号：发送请求(RTS)信号，而不是实际的数据分组包与此相照应，AP将在适当的时候，在 SIFS间隔内发送去除-发送(Clear-to-Send, CTS)消息，以通知请求的移动站立即开始分组数据传送RTS/CTS握手的主要目的是解决所谓的隐藏终端(hidden terminal)问题 3 / 3。