802.11的随机退避机制

802.11的随机退避机制

• 802.11标准也是使用二进制指数退避算法，但具体做法稍有不同。这就是：第 i 次退
避就在22+i个时隙中随机地选择一个。这就是说，第1次退避是在8个时隙(而不是2个)
中随机选择一个，而第2次退避是在16个时隙(而不是4个)中随机选择一个。 当时隙
编号达到255时(这对应于第6次退避)就不再增加了。
• 当某个要发送数据的STA，使用退避算法选择了争用窗口中的某个时隙后，就根据该
时隙的位置设置一个退避计时器(backoff timer)当退避计时器的时间减小到零时，就
开始发送数据。也可能当退避计时器的时间还未减小到零时而信道又转变为忙态，这
时就冻结退避计时器的数值，重新等待信道变为空闲，再经过时间DIFS后，继续启动
退避计时器(从剩下的时间开始)。这种规定有利于继续启动退避计时器的站更早地接
入到信道中。
• 从上图可以看出，STA3的退避计时器最先减到零，于是STA3立即把整个数据帧发送
出去。请注意，STA3发送完数据后信道就变为空闲。STA3的退避计时器一直在倒计
时。当STA3在发送数据的过程中，其他STA检测到信道忙，就冻结各自的退避计时器
的数值，重新期待信道变为空闲。
• 当STA3发送完数据并经过了时间DIFS后，其他的STA退避计时器又从各自的剩余时间
开始倒计时。现在STA4的退避计时器最先减到零，于是STA4得到了发送权。在STA4
发送数据时，其他STA都冻结其退避计时器，一直到把最后剩余的时间用完，然后就
发送数据。 冻结退避计时器剩余时间的做法是为了使协议对所有站点更加公平。

• 为了解决无线网络中的隐藏终端问题，IEEE802.11协议允许站点使用一个请求发送帧
（Request to Send, RTS)控制帧和一个允许发送帧（Clear to Send, CTS)控制帧来预
约对信道的访问。
• RTS/CTS机制的工作原理是，发送站点在向接收站点发送数据包之前，即在DIFS之后
不是立即发送数据，而是代之以发送一个请求发送RTS（Ready To Send）帧，以申
请对介质的占用，当接收站点收到RTS信号后，立即在一个短帧隙SIFS之后回应一个
准许发送CTS帧，告知对方已准备好接收数据。双方在成功交换RTS/CTS信号对（即
完成握手）后才开始真正的数据传递，保证了多个互不可见的发送站点同时向同一接
收站点发送信号时，实际只能是收到接收站点回应CTS帧的那个站点能够进行发送，
避免了冲突发生。即使有冲突发生，也只是在发送RTS帧时，这种情况下，由于收不
到接收站点的CTS消息，大家再回头用DCF提供的竞争机制，分配一个随机退守定时
值，等待下一次介质空闲DIFS后竞争发送RTS帧，直到成功为止。
• RTS帧和CTS帧的使用可以在两个重要方面提升性能：
▫ 隐藏终端问题被减轻了，因为长数据帧只有在信道预约后才能被发送；
▫ 因为RTS帧和CTS帧较短，涉及RTS帧和CTS帧的碰撞将仅持续很短的RTS帧或
CTS帧持续期。一旦RTS帧和CTS帧被正确传输，后续的数据帧和Ack帧应当能
无碰撞的发送。