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Wi-Fi传输中的冲突避免机制

中国信通院南方分院

2022-03-25

导读：众所周知，Wi-Fi属于无线通信技术，而在无线传输中，是容易产生冲突的。如下图所示，两个终端都需要向AP发送

众所周知，Wi-Fi属于无线通信技术，而在无线传输中，是容易产生冲突的。如下图所示，两个终端都需要向AP发送数据，如果没有冲突避免机制，那么，该无线链路将存在冲突，导致两个终端的数据均无法正确发送到AP处。

在Wi-Fi技术中，采用了CSMA/CA载波监听机制传输数据避免冲突。接下来小编将浅析CSMA/CA的工作机制。

术语Part

DIFS：Distributed Inter-frame Spacing，即分布式帧间间隙。eg:发送数据之前要等待DIFS时间

SIFS：Short inter-frame space，即短帧间间隔。eg: 发送ACK之前需要等待SIFS时间

Contention window：竞争窗口是用来让节点选择随机回退计数值（back off counter）的范围

Back off：随机回退过程是指每一个节点在竞争信道时，所经历的随机退避过程

技术part

在Back off中，每个终端在竞争窗口中选择一个随机数为基准，开始回退计数（相当于倒计时），同时监听信道是否空闲，如果空闲，则计数-1，如果信道繁忙，则计数不会-1。当计数值到0时，终端可以开始发送数据。

以上是CSMA/CA的基础工作机制。而现实中还存在一种情况，Wi-Fi作为一种无线传播技术，是存在物理监听范围限制的，如下图所示，终端1和终端2的物理监听范围无法相互覆盖，当终端1和终端2同时向AP发送数据的时候，信号就会产生冲突，导致数据均无法正常传输，这种情况叫做隐藏终端。

为了解决隐藏终端的问题，Wi-Fi传输引入RTS/CTS模式数据传输模式。

术语Part

RTS：Request To Send，终端向AP请求发送数据帧

CTS：Clear To Send，如果当前信道空闲，AP向终端发送信道清除帧，含数据包发送时间信息。这是个广播帧，所有终端都能收到。

NAV：Network Allocation Vector，网络分配矢量

技术part

在下图中，终端2 Backoff倒计时到0，向AP发送RTS，请求发送，当前信道是空闲的，AP开始广播CTS。终端1和终端2均受到了CTS，终端1发现，这不是我请求的CTS，从CTS中提取duration，根据duration设置NAV时间；终端2 发现，这是我请求的CTS，根据duration，来安排数据包发送。