优化无线通信：RTS/CTS在MAC协议中的关键作用

无线通信中的MAC协议，全称为介质访问控制(Medium Access Control)协议，是一种关键的网络通信规范，负责管理和控制无线网络中多节点共享无线信道的过程。它确保了在竞争性环境中，如无线传感器网络，数据传输的高效、有序和公平。 在无线传感器网络中，由于节点间可能无法直接感知彼此的通信状态，传统的无冲突检测机制可能导致发送冲突。为了避免这种浪费，MAC协议引入了RTS/CTS（Request to Send/Clear to Send）机制。当源节点想要发送一个较大的数据段（MPDU）时，首先发送一个RTS帧，通知其他节点正在请求使用信道。目标节点收到RTS后，通过其中的等待时间字段设置网络分配矢量NAV（Network Allocation Vector），预留相应的信道资源。接着，目的节点发送CTS作为确认，进一步明确传输许可。 RTS/CTS机制有助于解决“隐藏终端”问题，即一个节点可能无法察觉到另一个节点正在使用同一信道，从而导致数据包冲突。通过提前预留信道，即使发生冲突，造成的带宽损失也较小。此外，低负荷信道上使用RTS/CTS可能会增加时延，但在提高传输可靠性的前提下，这是一种必要的权衡。 在实际传输中，如果MPDU超过了预设的分片阈值（Fragment_Threshold），MAC协议会将其拆分为多个大小相等或接近的片段，最后一个片段较小。每个片段独立发送，并且在所有片段确认接收完毕或目标节点收到最后一个片段的确认前，信道不会释放。源节点通过定时间隔SIFS（Short Interframe Space）来管理优先级和信道控制，确保数据帧的连续传输。 若某个片段未收到确认，源节点会停止当前传输，重新争夺信道。一旦重新获得使用权，它会从未确认的片段开始重发，直到所有片段都成功送达。这样的设计提高了网络的效率和可靠性，尤其是在竞争激烈的无线环境里。