IEEE 802.3 补遗

CSMA/CD:

　　载波侦听（CS）：指每一个站在发送数据之前先要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据。如果有，则暂时不要发送数据，以免发生碰撞。

　　　　总线上并没有什么“载波”。因此， “载波侦听”就是用电子技术检测总线上有没有其他计算机发送的数据信号。

　　碰撞检测（CD）：就是计算机边发送数据边检测信道上的信号电压大小。

　　　　当几个站同时在总线上发送数据时，总线上的信号电压摆动值将会增大（互相叠加）。 当一个站检测到的信号电压摆动值超过一定的门限值时，就认为总线上至少有两个站同时在发送数据，表明产生了碰撞。所谓“碰撞”就是发生了冲突。因此“碰撞检测”也称为“冲突检测”。

 

CSMA/CA：

　　用于无线局域网（使用空气作为传输介质）中。因为传输介质的不同，所以无线局域网中的CSMA/CA与以太网的CSMA/CD在工作方式上存在着差异。必须采用其他的碰撞检测机制。

　　CSMA/CA采取了三种检测信道空闲的方式：能量检测(ED)、载波检测(CS)和能量载波混台检测。

　　　　1、能量检测(ED) ：接收端对接收到的信号进行能量大小的判断，当功率大于某一确定值时，表示有用户在占用信道，否则信道为空。

　　　　2、载波检测(CS) ：接收端将接收到的信号与本机的伪随机码(PN码)进行运算比较，如果其值超过某一极限时，表示有用户在占用信道，否则认为信道空闲。

　　　　3、能量载波检测：能量检测和载波检测两种工作方式的结合。

 

0,1,p坚持:

　　1-persistentes CSMA：“节点需要持续监听信道，一旦节点发现信道空闲后，则立刻发送数据。”。
　　0-persistentes CSMA：“节点不连续监听信道，若该时刻节点监听信道为busy，那么等待一段时间后，再次进行监听。　　若节点该时刻监听信道为空闲，则立刻发送数据。”
　　p-persistentes CSMA：“节点需要持续监听信道，一旦发现信道空闲后，节点以p的概率立刻发送数据，以1-p的概率不发送数据。若节点该时刻不发送数据，那么等待一段时间后，再次进行监听，并以p概率再次发送”。（注：这里所述的p概率可以理解成抛骰子赌大小，如果抛大，那么就发送，反之不发送。其中抛大的概率就是p，而抛小的概率就是1-p）

 

CSMA/CD 的特点:

　　竞争，各结点强占对共享媒体的访问权
　　轻负载时，效率较高
　　重负载时，冲突概率加大，效率低
　　所有结点共享媒体，任何时刻只有一个结点在发信息
　　不适合实时传输

 

CSMA/CD与CSMA/CA区别：

• 联系：CSMA/CD与CSMA/CA机制都从属于CSMA的思路，其核心就是LBT机制，换言之，两个在接入信道之前都需要进行监听。当发现信道空闲后，其才可以进行接入。
• 区别：

• 在思想上：
• CSMA/CD是源自于1-坚持CSMA，而CSMA/CA是源自于p-坚持CSMA。即CSMA/CD是持续监听信道，一旦发现信道空闲，则立刻传输。
• CSMA/CA是边进行backoff回退过程边进行监听，若信道空闲则进行backoff counter倒数，否则挂起随机倒数计数器，不进行backoff counter倒数的工作。只有当backoff counter（即随机倒数计数器）回退至0时，其才可发送数据。
• 在冲突检测上：
• CSMA/CD中是采用冲突检测+JAM机制，即边发送边监听实时信道状态，可以在传输过程中，实时判断信道中是否有冲突发生，一旦发现了冲突，则发送JAM信号以加强冲突，其余节点也因识别到该JAM信号，从而停止当前传输。若整个过程中，节点都没有发现冲突以及JAM反馈，那么该次传输成功。
• CSMA/CA是源自于aloha的ACK反馈机制，若接收到对方反馈的ACK后，那么这一次传输成功，否则失败。
• 在监听机制上：
• 由于CSMA/CD是有线网络，故其监听是直接解调有线介质上的信息，若没有信息，则信道空闲，若存在信息，则信道繁忙。
• 在CSMA/CA中，不仅引入了物理载波监听与虚拟载波监听这两种技术，同时在物理载波监听中，还分为能量检测（Energy Detection）和载波感知（Carrier sense）。同时该载波感知所指是利用无线帧物理层头部中的固定序列（即preamble），利用已知序列和其做相关运算（自相关或者互相关运算）进行识别。详细的一些内容可以参考上一篇有关DCF和CSMA/CA的文章。
• 在回退（backoff）机制上：
• 在CSMA/CD中，回退只有在冲突之后才会发生，节点选择选择一个随机时间进行回退，该随机事件具体是时隙乘以回退窗口内的一个随机数。其中为了避免多次冲突的问题，在每一次冲突后，节点的回退窗口也会执行BEB算法，即将回退窗口进行翻倍。在CSMA/CD中，回退一共可以进行16次，其中，第1~9次存在会对回退窗口进行翻倍，在第10~16次中，窗口大小不变（窗口最大1024），再次重试。第16次若失败，则进行丢包处理。
• 在CSMA/CA中，节点的每一次传输之前都需要进行backoff过程。在CSMA/CA的backoff过程中，节点会在每一个slot中对信道进行监听（这里包含物理载波监听和虚拟载波监听），若信道监听为空闲，那么进行backoff，即随机倒数计数器减1，若信道监听为信道忙，则挂起该计数器，只有当该计数值为0时，节点才可以发送数据。在CSMA/CA中，若发生冲突后，对竞争窗口（Contention Window）进行BEB操作，在1~6次中，窗口大小翻倍，第6次时，窗口大小不变（窗口最大也是1024），再次重试，若第7次传输失败，则进行丢包处理。
• 在时隙的定义上：
• 在CSMA/CD中，时隙被定义在一个固定数据片大小在固定速率的媒介上传输的时间，比如在10M/100M网络中，时隙为512位在10M/100M网络下对应传输的延迟。
• 在CSMA/CA中，时隙中包含三个方面的内容，即传播延迟，信道检测（CCA）以及收发天线转换。时隙时间具体与其对应的802.11协议版本有关，比如802.11b中，时隙即是20us。
• 在捕获效应的定义上：
• 在CSMA/CD中，捕获效应被定义为节点成功传输1个时隙的数据，从而节点能够确保自己已经捕获了信道，其余节点也都已感知到了这点，从而确保不会有冲突发生。
• 在CSMA/CA中，捕获效应是指由于信号功率的不同，比如有两个节点同时向接收方发送数据，其中一者信号强度大（即SNR大），一者信号强度小（即SNR小）。在这种情况下，若信号较好的SNR能够达到解调其数据所需最低的SNR阈值的话，那么其是可以解调，即这次传输可以是成功的。直观的理解，我们可以认为一个大嗓门和一个小嗓门同时说话，那么我们是可以听清楚大嗓门的。