p 坚持(p-persistent)CSMA:它应用于时隙信道,发送端在发送数据前先侦听信道状态: 若侦听到信道忙,会继续坚持侦听直至信道空闲;一旦侦听到信道空闲,则会按照概率 p 发 送数据,而以 1-p 的概率推迟发送,若不发送,下一时隙仍空闲,以前面相同的方法进行发送; 若信道忙,则等待下一时隙,再重新开始侦听。
为了减少使用 CSMA 信道接入技术时产生的冲突,相继又出现两种改进的 CSMA,一种 是主要在在以太网中运行的 CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection),即 带冲突检测的载波监听多路访问,另一种是适用于无线网络的 CSMA/CA (Carrier Sense multiple Access/Collision Avoidance),即带冲突避免的载波监听多路访问。
带冲突检测的载波监听多路访问(CSMA/CD),是在 CSMA 的基础上增加了一个冲突检 测设置,工作原理比较简单。站点在发送数据前,首先侦听信道是否处于空闲状态:若为空 闲,则立即发送数据,在发送数据的同时继续监听信道,若监听到冲突,则立即停止此次传输, 等待一段随机时间后,再重新尝试发送数据。简单概括为:先听后发,边发边听,冲突停发,等
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待再发。为了减少信道冲突,在实际应用中,发送站点在检测到碰撞后,不仅会停止传输, 还会产生一个阻塞信号来阻塞信道,以防其他站点没有检测到碰撞而继续传输。
在传统的以太网中,站点都以广播形式连接,当其中一个站点发送信息时,网络中的所 有站点都能接收到,这就容易形成数据堵塞,因此使用带冲突检测的载波监听多路访问
(CSMA/CD)工作机制可以防止各站点无序地争用信道,减少数据的冲突。CSMA/CD 因工 作原理简单,实际应用方便,在传统网络中广泛运用。CSMA/CD 的检测信道的方式是通过 电缆中电压的变化来测得,当数据传输发生碰撞时,电缆中的电压就会随着发生变化[4],且 CSMA/CD 在站点发送数据的过程中始终侦听信道状态,对能量要求很高。基于以上两点可 知,CSMA/CD 不适用于无线网络。
无线网络的快速发展,使人们不得不考虑适用于无线网络的竞争机制,于是有人提出了 带冲突避免的载波监听多路访问。在使用这种机制的网络中,站点只在发送数据前对信道进 行侦听,传输过程无需持续侦听,所以实现的是冲突避免。CSMA/CA 使用空气作为传输介 质,,不再依赖于电缆,而是采用其他的碰撞检测机制,主要有三种:能量检测(ED)、载波检 测(CS)和能量载波混合检测。
CSMA/CA 的具体工作过程为:站点在发送数据前对信道进行持续的侦听,判断信道是 否空闲;若信道空闲,站点立即发送信息;若信道繁忙,站点必须延迟发送,直到侦听到当 前信道中信息传输结束,终端再选择一个任意随机退避时间,对该随机时间长度内信道的空 闲状态进行监测,若信道空闲则立即发送数据,否则必须继续退避。若一站点发送数据成功 后,还想继续发送下一数据,该站点还必须选择一个随机退避时间,防止信道中的数据分组 发生碰撞。
无线网络中,信息的流向是固定的,发送端无法知道信道中的数据是否碰撞,因此为了 准确掌握信道中的具体情况,一种带 ACK 信号[5]的确认机制随之产生:发送端在发送完一个 完整帧后停止发送信息,并进入等待状态;如果接收端接收到信息帧,它将反馈给发送端一 个 ACK 确认帧,发送端才开始继续发送信息;如果发送端没有收到 ACK 确认帧,接收端将 被判定为接收失败,发送端需要退避一段随机时间然后重新发送该顿,并继续等待。CSMA/CA 的这种工作流程保证了信道中某一时刻只有一个站点发送数据,避免了冲突的产生,提高了 无线网络的性能。