IEEE协议性能分析+文献综述(6)
图2-3 基本机制原理
一个共享信道的站点使用载波侦听功能，并根据特定的时间间隔来决定信道是否空闲。IFS时间是信道上的时间间隔，而IFS的取值物理层来决定。IEEE 802.11定义了三种IFS（实际上有第四种EIFS）——短帧间隔（SIFS），PCF帧间隔和DCF帧间隔，它们的长度依次从短变长。最短的SIFS是在控制帧发送之前的时间间隔，它能保证控制帧拥有最高的优先级发送；PIFS是PCF方式下AP轮询帧发送之前的时间间隔，它保证了AP比其他站点有更高的优先级；而DIFS是最长的，它是信道空闲的一个判定标志。
2.2.1.3 两次握手和退避过程
在DCF模式下，当一个站点发送前，它会首先侦听信道，如果信道忙，它就继续等待直到信道变得空闲；若空闲时间达到DIFS时间后，站点开始退避过程（back-off procedure）。站点根据退避算法选择一个退避时间，并设置一个退避时间计数器。当信道是空闲的时候，计数器在每个时间片减1，如果信道忙，那么计数器停止计数。当计数器减少到零，站点马上发送报文。当发送报文后，源站点会等待从目的站点返回的ACK响应。如果在指定时间内收到ACK，那么报文被成功接收；如果没有收到ACK报文，那么源站点就会返回退避过程并尝试重传。
2.2.1.4 退避算法——二进制指数退避
802.11 MAC层的退避算法由以下公式决定：
(2-1)
其中Random()表示从均匀分布的[0,CW]范围中得到的伪随机整数。CW是竞争窗口的大小，在是介于物理层特征决定的最小竞争窗口 和最大竞争窗口 之间的一个整数值，即 ≤CW≤ 。SlotTime是根据物理层而定的单位时间片。
竞争窗口（CW）参数初始值设置为 。在每次发送MPDU失败之后，发送站点重传计数器会加一，只要不大于最大重传计数值，竞争窗口就会在序列中取下一个值，直到达到最大值 。一旦它达到 ，它会一直保持这个值除非它被重置。CW值的序列是从 到 的一个二进制指数增长的数列减一，即：
(2-2)
整个算法称为二进制指数退避（Binary Exponential Back-off, BEB）算法。
2.2.1.5 带RTS/CTS功能的CSMA/CA协议
无线网络比较难以解决的一个问题是隐藏终端问题(即发送站检测不到另一个站也在发送数据，因而在接收站发生碰撞)。工作站B在工作站A和工作站C的信号传播范围之内，而工作站C在工作站A的信号传播范围之外。当工作站A向工作站B发送数据时,而工作站C检测不到工作站A发出的数据而认为信道空闲也发送数据，这时在接收站B就发生了碰撞。
为了解决这个问题IEEE 802.11引入了RTS/CTS机制，在此机制下每个站在访问介质时在竞争窗口内随机选择一个时隙，选择时隙较早的站获得介质控制权.获得介质访问控制权的站点首先向接收站发送RTS帧(Ready to send)，接收站回复CTS帧(Clear to send)，其他非RTS帧目的站的站点接收到RTS帧之后读取其中的传输时间预留信息，也就是网络分配矢量NAV，并据此更新本地NAV。收到CTS帧的非CTS帧目的站也同样读取其中的网络分配矢量并更新本地NAV，这样所有站点都能了解介质忙闲状况，解决了隐藏终端问题。
RTS/CTS机制对于带宽效率的影响主要有以下几个方面：
○1解决了隐藏终端带来的冲突，提高了带宽利用率。
②利用短控制帧(RTS /CTS)的冲突代替长数据帧的冲突，提高了带宽的利用率。