a) 基于信道数
根据使用的信道数,即物理层所使用的信道数,可分为单信道、双信道和多信道的接入协议。
b) 基于信道分配方式
根据信道的分配方式,可以分为基于TDMA的时分复用固定式、基于CSMA的随机竞争式和混合式3种。
c) 基于节点的工作方式
根据接收节点的工作方式,可分为侦听、唤醒和调度3种。
4.3 IEEE802.11协议的MAC层工作模式
IEEE802.11协议内容涉及面极广,在这里,我们主要讨论它的MAC层的工作方式。IEEE802.11的MAC层定义了两种不同的访问方式:分布式协调功能(Distributed Coordination Function)和点式协调功能(Point Coordination Function)。
4.3.1 CSMA/CA
IEEE802.11的基本访问方式是CSMA/CA, 被称为分布式协调功能的基本的访问机制,本质上是带冲突避免的载波侦听多路访问(CSMA/CA)机制。
CSMA协议工作原理如下:一个站点在发送之前先对介质进行监听,如果介质忙,那么该站点推迟一段时间之后再试发送;如果介质空闲,那么该站点即获准发送。
这种类型的协议在介质负载不重的时候是非常有效的,因为它允许站点在最小延时候发送。但是依旧会有可能不同的站点同时侦听到介质空闲,然后同时发送数据,这样的话就会导致碰撞发生。为了解决这个问题,802.11使用了一个冲突避免(CA)机制,同时还有一个主动的确认方案,如下所述: a)一个站点如果想要发送那么它首先对介质进行侦听,如果介质忙,那么它推迟发送,如果介质空闲了一个特定的时间(在规范中称为分散式帧间间隔DIFS),那么该站点获准发送。
b)接受站点检查收到的数据包的CRC,并且回发一个确认包(ACK)。发送站收到此确认包即意着没有冲突发生。如果发送站没有收到确认包,那么它将再次发送该数据片,直到收到应答确认包,或者在指定的发送次数之后将该数据片丢弃。
MAC层的侦听是通过网络分配矢量NAV (Network Allocation Vector)机制实现的,每个节点文护一个NAV。NAV可理解为一个计数器,其中的数值是根据各种帧MAC头中的Duration字段设置的,该值表示信道被预留的时间长度。NAV的值以均匀的速度递减,当期值为0时,则虚拟载波侦听指示信道空闲,否则信道忙。
4.3.2 分布式协调功能(DCF)
IEEE802.11MAC协议规定了4种基本的帧间间隔(Inter Frame Spacing,IFS)来区分其对介质访问的优先级。一个节点通过载波侦听机制来确定介质是空闲状态,并且其持续空闲要达到特定的间隔时间才能进行发送。这些间隔时间由短到长依次例举如下:
a) 短帧间间隔(Short Inter Frame Space ,SIFS);
b) 帧间间隔(PCF Inter Frame Space,PIFS);
c) DCF帧间间隔(DCF Inter Frame Space,DIFS);
d) 扩展的帧间间隔(Extended Inter Frame Space,EIFS)。
SIFS是最短的帧间间隔。当一个节点需要占用信道并持续进行帧交换时使用SIFS,这时如果有其他节点要使用信道,必须等待信道空闲并持续一个更长的时间间隔才能参与竞争,因此使用SIFS的节点具有最高的优先级。
PIFS只使用于PCF模式下。
DIFS是在DCF模式下发送数据帧或者管理帧的节点使用的时间间隔。一个节点要进行发送,必须侦听信道,如果信道保持空闲状态达到DIFS时间,那么节点进入退避过程,产生一个随机整数给退避计数器,并在每个时隙中递减1,在退避计数器递减到0时方可发送。
EIFS被用在DCF模式下,当物理层通知MAC层,由于所发送帧的帧检验序列(FCS)值不正确而不能被正确接收时,开始进入EIFS时间,以保证有足够的时间让接收节点确认所收到的是不正确的帧。
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