为什么要使用CSMA/CA

IEEE802.11采用类似于802.3CSMA/CD协议的载波侦听多路访问/冲突避免协议之所以不采用CSMA/CD协议的原因有两点：

（1）无线网络中，接收信号的强度往往小于发送信号的强度，因此要实现碰撞的花费过大

（2）隐蔽站（隐蔽终端问题），并非所有站都能听到对方，如下图所示，而暴露站的问题是检测信道忙碌但未必影响数据发送，如下图所示。也就是说自己的信号会把其他信号给覆盖掉，简单来说

在无线网中进行冲突检测有时是困难的，例如两个站由于距离过大或者中间障碍物的分隔从而检测不到冲突，但是位于它们之间的第三个站可能会检测到冲突，这就是所谓隐蔽终端问题。采用冲突避免的办法可以解决隐蔽终端的问题。

1.IEEE 802.11MAC子层定义的竞争性访问控制协议是CSMA/CA。

2.802.11定义了一个帧间隔（Inter Frame Spacing, IFS)时间

另外还有一个后退计数器，它的初始值是随机设置的，递减计数直到0。基本的操作过程是：
①如果一个站有数据要发送并且监听到信道忙，则产生一个随机数设置自己的后退计数器并坚持监听。
②听到信道空闲后等待IFS时间，然后开始计数。最先计数完的站可以开始发送。
③其他站在听到有新的站开始发送后暂停计数，在新的站发送完成后再等待一个IFS时间继续计数，直到计数完成开始发送。
分析这个算法发现，两次IFS之间的间隔是各个站竞争发送的时间。这个算法对参与竞争的站是公平的，基本上挺按先来先服务的顺序获得发送的机会。

3.802.11推荐使用3种帧间隔(IFS)，以便提供基于优先级的访问控制。

DIFS(分布式协调IFS)：最长的IFS，优先级最低，用于异步帧竞争访问的时延。（CSMA/CA使用）
PIFS(点协调IFS)：中等长度的IFS，优先级居中，在PCF操作中使用。
SIFS(短IFS)：最短的IFS，优先级最高，用于需要立即响应的操作。

其中DIFS用在CSMA/CA协议中，只要MAC层有数据要发送，就监听信道是否空闲。如果信道空闲，等待DIFS时段后开始发送；如果信道忙，就继续监听，直到可以发送为止。

4.IEEE 802.11 定义了带有应答 (ACK)的CSMA/CA

AP 收到一个数据后等待 SIFS 再发送一个应答ACK。由于 SIFS 比DIFS 小得多，所以其他终端在 AP 的应答传送完成后才能开始新的竞争过程。

5.RTS/CTS机制
SIFS也用在RTS/CTS机制中。源终端先发送一个“请求发送”RTS,其中包含源地址、目标地址和准备发送的数据帧的长度。目标终端收到 RTS 后等待一个 SIFS时间，然后发送“允许发送” CTS。源终端收到 CTS 后再等待 SIFS 时间，就可以发送数据帧了。目标终端收到数据帧后也等待 SIFS，发回应答。其他终端发现 RTS/CTS 后就设置个网络分配矢量(Network Allocation Vector，NAV) 信号，该信号的存在说明信道忙，所有终端不得争用信道。

这里总结一下802.11标准为MAC子层定义的3种访问控制机制：

•CSMA/CA分布式协调功能:大家争用访问

•RST/CTS信道预约:要发生先打报告，其他终端记录信道占用时间

•PCF点协调功能:由AP集中轮询•所以终端，将发送权限轮流交给各个终端，类似令牌

三.两者异同
相同点：

●都是用于以太网网络中的协议，都用来解决多终端同时发送数据可能产生的冲突问题

●都是先监听，空闲则发送，不空闲再进行对应操作

不同点：

●

IEEE802.3介质访问控制层MAC采用访问与碰撞检测机制CSMA/CD

IEEE 802.11MAC子层定义的竞争性访问控制协议是CSMA/CA

●传输介质不同

CSMA/CD用于总线式以太网（有线），CSMA/CA用于无线局域网（无线）

●载波监听方式不同

CSMA/CD有三类监听算法，（非坚持型，1-坚持型，p-坚持型）

CSMA/CA采用DIFS（只要MAC层有数据要发送，就监听信道是否空闲。如果信道空闲，等待DIFS时段后开始发送；如果信道忙，就继续监听，直到可以发送为止。）

●CSAM/CD带有冲突检测的载波监听多路访问，只能检测冲突但无法避免，CSMA/CA带有冲突避免的载波监听多路访问，发送包的同时不能检测到信道上有无冲突，只能尽量避免。

●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