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WLAN中MAC子层接入技术的研究( 二 )

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随机接入方式是一种竞争方式的多址接入技术 ， 适合于强突发性业务 ， ALOHA是一种简单的随机接入方式 ， 当业务量较重时 ， 轻易发生业务流碰撞 。而载波侦听多址访问CSMA技术使整个信道带宽为所有用户共享 ， 只有当信道空闲时 ， 才答应用户发送信息 ， 这种方式降低了碰撞发生的概率 。而CSMA/CA将时间域的划分与帧格式紧密联系起来 ， 保证某一时刻只有一个终端发送 ， 实现了网络系统的集中控制 。但必须看到 ， 时延、隐藏终端和暴露终端是WLAN固有的问题 ， 目前主要的解决方法是采用RTS/CTS（Request To Send/ Clear To Send）短信息握手机制 。像多址接入冲突预防协议MACA（Multiple Access Collision Avoidance）、MACAW（MACA的改进型）、FAMA（Floor Acquisition Multiple Access）等主流的MAC子层协议都使用了RTS/CTS短分组 。
按需分配方式为用户保留了带宽 ， 用户考虑到自己对带宽的需求向网络提供明确信息 。网络根据用户业务的数据长度分配带宽 ， 当用户处于空闲期时 ， 分配给该用户的带宽将分配给其它的用户 。通过按需分配带宽 ， 网络带宽资源的浪费减少到最小 ， 也没有由于资源竞争而浪费的带宽以及由此产生的时延 ， 从而可以达到很高的信息吞吐率 。一种简单的按需分配方式是由中心控制器轮流询问各个用户 ， 当用户需要发送信息时 ， 由中心控制器分配带宽 ， 这就要求中心控制器的稳定性相当高 。
必须指出 ， 多址方式还与网络的通信方式密切相关 。预分配方式或争用方式对点对点（只有一个目的终端）的通信方式较适用 ， 但单纯的争用方式对广播型（有多个目的终端）的通信方式并不适用 ， 因为一次争用信道 ， 难以保证多个目的终端都能顺利接收 ， 但若采用争用和预约相结合的办法就可行了 。
总而言之 ， 一种好的MAC子层协议应在以下方面达到折中：
1．公平、有效地分享带宽资源；
2．获得尽可能高的吞吐量；
3．时延尽可能的小 。
四．下面具体分析一下当前几种主流WLAN系统的多址接入机制 。
1．802.11
802.11是IEEE（Institute of Electronic and Electrical Engineers）于97年推出的WLAN的协议标准 ， 该标准考虑了两种网络拓扑结构：基本结构网络BSS和独立网络IBSS 。BSS是IEEE 802.11结构的基本功能模块 ， 它覆盖的地理区域类似于蜂窝通信网中的蜂窝 。在BSS内 ， 任一终端可与任一其它终端直接建立通信过程 。每个BSS中有一个终端作为接入点AP接入分布系统DS ， 并通过DS与其他BSS相连 ， 形成扩展业务群ESS ， 也可以通过DS和PORTAL与其他有线LAN相连 。而IBSS是由BSS内的一组终端组成 ， 是完全无中心的网络结构 。802.11的MAC层的基本结构如图1所示：
其中 ， DCF是无线网络对共享媒体的一种访问控制功能 ， 其核心是CSMA/CA ， 包括载波检测（CS）机制、帧间间隔（IFS）和随机退避(random back-off)规程 。对802.11而言 ， 网络中所有的终端要发送数据时 ， 都要按照CSMA/CA的媒体访问方法接入共享媒体 ， 也就是说需要发送数据的终端首先要监听媒体 ， 以便知道是否有其它终端正在发送 。假如媒体不忙 ， 则可以进行发送处理 ， 但不是马上发送数据帧 ， 而是由CSMA/CA分布算法 ， 强制性地控制各种数据帧相应的时间间隔（IFS） ， 只有在该类型帧所规定的IFS内媒体一直是空闲的方可发送 。如检测到媒体正在传送数据 ， 则该终端将推迟竞争媒体 ， 一直延迟到现行的传输结束为止 。在延迟之后,该终端要经过一个随机退避时间重新竞争对媒体的使用权 。
图1
退避时间的设置：退避时间按下面的方法选择后 ， 作为递减退避计数器的初始值 。

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