软考中级【网络工程师】第6版教材 第4章 无线通信网 (下)

考点分析：

• 重要程度：⭐⭐⭐
• 选择题考查1 ~ 3分，案例分析可能考查填空和简答
• 高频考点：802.11信道与频段、CSMA/CA、无线网络优化、无线认证、无线配置步骤
• 新教材变化：新增4G/5G、删除无线城域网

本章将详述蜂窝移动通信系统、无线局域网以及无线个人网的体系结构和实用技术。

第5节  802.11 MAC层

5.1  802.11访问控制机制

802.11 MAC子层定义了3种访问控制机制：CSMA/CA（支持竞争访问），RTS/CTS和点协调功能（支持无竞争访问）。

CSMA/CA核心原理：发送数据前先检测信道是否使用，若信道空闲，则等待一段随机时间后，发送数据。所有终端都遵守这个规则，故这个算法对参与竞争的终端是公平的，按先来先服务的顺序获得发送机会。

RTS/CTS信道预约：发送前先打报告，其他终端记录信道占用时间。

PCF点协调功能：由AP集中轮询所有终端，将发送权限轮流交给各个终端，类似令牌，拿到令牌的终端可以发送数据，没有令牌的终端则等待。点协调功能比DCF分布协调优先级更高。（无争用）

5.2 隐藏节点问题

为什么无线网络不沿用有限网络的CSMA/CD，而提出CSMA/CA来解决冲突问题？

原因：有限网络中所有终端直接连接起来，可以非常容易检测到其他终端有没有发送数据（收发数据有线链路上会有光电脉冲变化）。无线网络终端没有线缆连接，可能检测不到冲突，最典型的就是隐藏节点（也叫隐蔽终端）问题。如下，A和C互为隐藏节点。

5.3  802.11三种帧间间隔

• DIFS（分布式协调IFS）：最长的IFS，优先级最低，用于异步帧竞争访问的时延
• PIFS（点协调IFS）：中等长度的IFS，优先级居中，在PCF操作中使用
• SIFS（短IFS）：最短的IFS，优先级最高，用于需要立即响应的操作（确认ACK）

帧间间隔用途

• CSMA/CA中，数据要发送，就监听信道是否空闲。如果信道空闲，等待DIFS时段后开始发送
• AP收到一个数据帧后等待SIFS再发送一个应答帧（ACK）
• SIFS用于RTS/CTS：源终端先发送一个“请求发送”帧RTS，目标终端收到RTS后等待一个SIFS时间，然后发送“允许发送”帧CTS。
• RTS/CTS后，发送数据前等待SIFS.

NAV：Network Allocation Vector，网络分配矢量信号，该信号的存在说明信道忙，所有终端不得争用信道。

5.4 练习

1. [网规2023年11月第48-49题]

下图所示为无线局域网，站点与AP发送802.11帧的过程中，帧间间隔IFS1的类型为（），IFS1、IFS2、IFS3和IFS4中，最长的是（）

[1] A. CIFS                B. DIFS                C. PIFS                D. SIFS

[2] A. IFS4                 B. IFS2                C. IFS3                 D. IFS1

[答案] 1. B        2. D

[解析] 为了尽量避免碰撞，IEEE 802.11规定，所有站点在完成发送后，必须等待一段很短的时间（继续监听）才能发送下一帧，这段时间称为帧间间隔（IFS），有3种IFS：DIFS、PIFS和SIFS。帧间间隔长短取决于该站发送的帧类型。

网络中的控制帧以及对所有接收数据的确认帧都采用SIFS作为发送之前的等待时延。