802.11的DCF和PCF

2020/5/20802.11DCF和PCF2020/5/20IEEE802.11标准有两种信道接入方法:分布式协调功能--自动高效的共享媒体(DCF，DistributedCoordinationFunction)点协调功能--支持近乎实时的应用(PCF,PointCoordinationFunction)2020/5/20DCF以CSMA/CA为基本的接入方式，尽可能避免冲突载波侦听机制•物理载波侦听：由物理层提供，若报告“媒介忙”则认为媒介忙，否则媒介空基于能量感知和信号特性感知•虚拟载波侦听：网络分配矢量NAV(NetworkAllocationVector)，媒介空闲剩余时间值，由MACdataframe的Duration字段来提供媒体预留信息，实质为一个计时器，为0空闲2020/5/20媒介闲置时间DIFS（EIFS），立即进行传输之前帧接收无误，媒介至少空出DIFS；之前帧传输出现错误，至少空出EIFS。媒介忙碌，等候至再度闲置DIFS（访问延迟），同时准备指数退避过程。随机退避时间BackoffTime=Random()×SlotTimeRandom()取自[0,CW)一个随机值2020/5/20CW初值=CWmin，当增大到CWmax不再变化，直到resetSRC/LRC++-SSRC/SLRC++收到CTS,ACK等，重置SSRC=0收到长帧ACK等，重置SLRC=02020/5/20RTS/CTS完成握手后发送数据，解决隐藏结点的问题2020/5/20帧间间隔(IFS)帧间间隔类型短间隔SIFS(shortIFS)集中协调功能间隔PIFS(PCFIFS)分布式协调功能间隔DIFS(DCFIFS)扩展帧间隔EIFS(ExtendedIFS)2020/5/20有待发帧媒介忙空闲DIFS退避时间碰撞？发送完？发送成功发送发送阻塞信号；碰撞次数N=N+1N=16？发送失败NYYNYYNNSIFS2020/5/20指数退避过程CSMA/CA采用的二进制指数退避算法：当终端检测到信道空闲时间≥DIFS或发生了碰撞时,从[0，CW]随机取值作为退避计数器的初始值，此后每当站点检测到信道空闲时间≥DIFS，则退避计数器减1若站点检测到信道忙或空闲时间DIFS，则冻结并记录下当前值，直到重新出现DIFS空闲期再恢复退避计数器当减至零时，立即发送数据。CW取决于碰撞的次数,帧的第一次传输时,CW=CWmin,每次不成功传输都会使CW*2直到增至CWmax当站点进行一次成功传输后立即将CW重设为CWmin2020/5/20例：B检测到信道空闲时间≥DIFS,退避计数器选择退避7个时隙并在每个时隙的开始时刻减1,在第5个时隙开始时刻，退避计数器减1。但是由于传播时延的问题,A在B的第5个时隙的中间时段开始传输，导致终端B检测到信道忙，冻结退避计数器,直到终端A成功完成此次传输后,信道再次空闲DIFS，B恢复退避计数器并从第4个时隙开始递减。ABPacketADIFSACKSIFSslots：765busyDIFSDIFS43210PacketB2020/5/20基本接入过程基本传输过程2020/5/20PCF—可选的WLAN媒介访问方式DCF提供尽力而为(Best-Effort)的服务,无法满足实时业务对时延和抖动等指标的需求。为了提供延迟受限的服务,802.11标准在DCF的基础上定义了PointCoordinationFunction,PCFPCF基本原理是利用点协调器(PointCoordinator)PC对节点进行轮询,集中控制介质的访问。PCF只能应用于有基础设施的WLAN中,由接入点AP(AccessPoint)来担任点协调器2020/5/20PCF以超帧为周期来进行数据帧的发送,每个超帧周期包括一个无竞争阶段(CFP:Contention-FreePeriod)和一个竞争阶段(CP:ContentionPeriod),CFP阶段传输实时业务,PCF起作用;CP阶段传输非实时业务,DCF起作用2020/5/20CFP标称开始时间CP侦听媒介媒介空闲PIFSPC等待SIFS发送Beacon帧设定NAV轮询，发送CF-Poll/DATA+CF-PollYN在每个CFP的标称时间开始时刻,PC将侦听媒介。当PC检测出信道空闲时间达到PIFS后，PC发送一个包含CF参数集信息的信标帧。发出初始化CFP的信标帧之后，PC至少等待一个SIFS，然后根据情况发送数据帧或轮询帧。2020/5/20轮询列表接入点根据轮询列表（poll-list）分别询问关联的工作站。工作站必须在得到轮询后才能传送数据。一个CF-Poll授权发送一个帧。工作站与接入点关联后就被列在轮询列表中AssociationRequest帧包含表明是否在无竞争周期内响应轮询的字段。PCF的轮询调度算法PC到StationRound-RobinScheme(R-Poll)：地址从小到大轮询CyclicShiftPollingScheme(CS-Poll)：循环移动列表顺序First-In-First-OutPollingScheme(FIFO)：缓存队列里数据帧的顺序2020/5/20基本传输过程BSS中的STA从PC接收到正确的帧后，此时如果站点存在数据要发送，STA等待短帧帧间间隔SIFS后将发送数据应答帧。PC在每个CFP结束时发送CF-End帧或CF-End+ACK帧从任何一个BSS中接收到CF-End/CF-End+ACK的STA复位其NAV，以便顺利进入CP内信标帧与该CFP与CF-End之间使用SIFS发送帧除非PC处于希望得到某个STA发送的ACK帧，等待SIFS时间后却没有得到任何响应的状态，这样PC将等待PIFS时间后继续轮询其它STA2020/5/20基本传输过程2020/5/20来自AP的帧DATACF-ACKCF-PollCF-Poll+DATACF-Poll+CF-ACKCF-Poll+CF-ACK+DATACF-EndCF-End+CF-ACK2020/5/20Thankyou!