802.11的隐藏节点和RTS/CTS机制(二)

目录：

1、无线传输相关范围

2、隐藏节点

3、暴露节点

4、RTS/CTS机制

 

4、RTS/CTS机制

        上面的暴露节点和隐藏节点问题是无线局域网802.11特有的，802.3是没有的，所以对于802.11有一种特殊的解决隐藏节点问题的机制，也就是RTS和CTS。通信协议中的RTS/CTS协议：即请求发送/允许发送协议，相当于一种握手协议，主要用来解决"隐藏终端"问题。"隐藏终端"多发生在大型单元中（一般在室外环境），这将带来效率损失，并且需要错误恢复机制。当需要传送大容量文件时，尤其需要杜绝"隐藏终端"现象的发生。

IEEE802.11提供了如下解决方案。在参数配置中，若使用RTS/CTS协议，同时设置传送上限字节数----一旦待传送的数据大于此上限值时，即启动RTS/CTS握手协议。用户可以通过调整RTS阈值，来控制RTS/CTS交换过程。只要大于此阈值，RTS/CTS交换过程就会进行，小于该阈值就会直接传送帧。

对应的SOCK字段如下：

#define SIOCSIWRTS 0x8B22 /* set RTS/CTS threshold (bytes) */

#define SIOCGIWRTS 0x8B23 /* get RTS/CTS threshold (bytes) */

两个帧的过程如图：

RTS（Request-to-Send）：预约无线链路的使用权，要求接收到这一帧的其他工作站保持沉默。

CTS（Clear-to-Send）：另其他工作站保持沉默，清空传送区域。

                                                                      

 RTS/CTS机制的基本思想是：通过短的控制包来预留出带宽。方法如下：

        ①发送方通过发送RTS请求请求发送。

        ②接收方用CTS回应发送请求

        ③CTS为发送方预留带宽的同时通告所有节点

        发送方A如果想给接受方B发送消息，那么首先要发送一个RTS控制帧。那么在发送方周围的主机，收到了这个RTS之后，就知道他周围有人要发送消息了，那么它会保持静默，不发送任何消息，直到接收到B给A发送消息确认，那么直到A给B发送消息这个过程完全结束了，这些周围的主机就可以发送了，周围主机这个沉默状态叫做NAV状态。

        接收方接收到A给他发送的RTS之后，首先它先回复一个CTS确认控制消息。B周围的机子接收到这个CTS之后，那么就知道它周围有人要接受消息，所以也设定为NAV静默状态，防止干扰到接收方B，直到接收到B回给A的ACK，确定数据发送完毕，于是它们也可以收发消息了。

        示例图如下所示：

                                                 

        上面是发送方，下面是接受方。第一组节点是发送方周围的节点，它们从接收到RTS之后就开始静默，直到接收到ACK. 第二组节点是接受方周围的节点，它们收到CTS之后也开始静默，直到接收到ACK。DIFS和SIFS是帧间间隔，它们大小不同，都是无线局域网802.11所规定的，可以理解为先等一个DIFS或者SIFS再发送RTS或者CTS,至于为什么这样，需要具体去了解CSMA/CA协议。

       当其他STA收到CTS时，将延后数据包的发送。而具体延迟多久，由正在传输的MAC头中的持续时间决定（Duration ID）。

双方在成功交换RTS/CTS信号（即完成握手）后才开始真正的数据传递，保证了多个互不可见的发送站点同时向同一接收站点发送信号时，实际只能是收到接收站点回应CTS的那个站点能够进行发送，避免了冲突发生。即使有冲突发生，也只是在发送RTS时，这种情况下，由于收不到接收站点的CTS消息，大家再回头用DCF协议提供的竞争机制，分配一个随机退守定时值，等待下一次介质空闲DIFS（Distributed Inter-Frame Space）后竞争发送RTS，直到成功为止。

 总之，接收方发送的CTS和发送方的RTS能有效避免它们周围节点发送消息，从而避免隐藏节点造成的冲突，这也是RTS和CTS机制的作用。