无线局域网MAC协议解析：为何弃用CSMA/CD，采用CSMA/CA

"谢希仁《计算机网络》笔记和课后习题，涵盖从概述到无线网络的多个章节，特别关注无线局域网的特性、协议及问题解决策略。" 在无线局域网（WLAN）中，802.11标准扮演着至关重要的角色。这一标准定义了一种独特的介质访问控制（MAC）层，它采用协调功能来调度移动站在基本服务集（BSS）中的数据发送与接收。MAC层包含两个子层：分布式协调功能（DCF）子层和点协调功能（PCF）子层。DCF主要基于CSMA/CA协议，而PCF则允许更有序的访问方式。 无线局域网不能采用传统的CSMA/CD协议，因为无线环境的特殊性。首先，CSMA/CD要求站点在发送数据时持续检测信道，但无线设备实现此功能的成本高且技术复杂。其次，即便能实现碰撞检测，由于无线信号的传播特性，接收端可能发生碰撞而检测不到。最后，无线信道的信号强度变化大，使得碰撞检测变得不可靠。因此，无线局域网采用改进的CSMA/CA协议，它强调“先听后说，再说可听，边听边说”的原则，以及使用请求发送（RTS）和清楚发送（CTS）帧来避免隐蔽站和暴露站问题。 无线局域网的站点在发送数据帧前即使检测到信道空闲也会等待一段时间，这是因为电磁波传播存在延迟，看似空闲的信道可能存在未到达的冲突数据。在发送过程中不持续检测信道，主要是因为无线局域网采用了确认帧机制，与以太网不同，以太网不需接收方返回确认帧。 RTS/CTS帧的使用旨在解决隐蔽站和暴露站问题。当两个不在彼此通信范围内的站点同时向一个共同的接收站点发送数据时，可能会发生碰撞，形成隐蔽站问题。RTS/CTS机制中，发送方先发送RTS帧给接收方，接收方回应CTS帧，告知其他站点当前通信正在进行，从而防止其他站点在此期间发送数据，有效避免了碰撞。 这些知识点对于理解计算机网络，特别是无线网络的运作原理至关重要，也是考研和相关专业学习的重要内容。通过深入学习和理解这些概念，可以更好地掌握无线通信的底层机制，并为网络设计和优化提供理论基础。