當802.11 WLAN網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)個裝置同時傳送數(shù)據(jù)時,，由于頻寬的限制,，會發(fā)生“封包碰撞”(collision)的情況,。一般以太網(wǎng)絡(luò)是使用“指數(shù)回歸算法”(exponential backoff algorithm)來解決這種問題,，而802.11標準也不例外。802.11的MAC標準稱作“分布式基礎(chǔ)無線媒體擷取控制”(distributed foundation wireless MAC;DFWMAC),。

　　如果真要自行設(shè)計“專屬的WLAN”,，必須先行克服從射頻實體層至MAC層的通信協(xié)議問題。假設(shè)他們已經(jīng)具有很純熟的27MHz無線電傳收機技術(shù),，則剩下的就是要解決MAC層的通信協(xié)議問題,，這主要包含兩個重要的問題：CSMA/CA和回歸(backoff)。當然,，除此之外,，RTS/CTS流量控制和“分布式協(xié)調(diào)功能(distributed coordination function;DCF)”，以及更上層的驅(qū)動程序,、應(yīng)用軟件,、各通信層之間的接口….等，都要嚴格考慮在內(nèi),。不過,，本文將專注于回歸技術(shù)的探討。

　　碰撞的問題

　　當兩臺裝置同時開始傳送數(shù)據(jù)時,，它們將會先檢查纜線中是否有載波存在,，若載波有存在，而且纜線是處于閑置狀態(tài),，它們就會馬上傳送封包,。因為它們所發(fā)射的電子信號會彼此干擾，這種干擾會造成“封包碰撞”的結(jié)果,。碰撞會使封包內(nèi)的數(shù)據(jù)混淆不清,，致使接收到的封包無法還原成正確的數(shù)據(jù)。

　　雖然,，CSMA/CA和回歸都能解決碰撞的問題,，不過，在功能上,，它們是有差別的,。CSMA/CA是一種“競爭”(contention)通信協(xié)議，它傾聽WLAN網(wǎng)絡(luò),，避免碰撞發(fā)生,。它和傳統(tǒng)的CSMA/CD(被以太網(wǎng)絡(luò)使用)不同，CSMA/CD是在碰撞發(fā)生之后,，才起來處理后續(xù)的傳送作業(yè),。CSMA/CA則是防患未然，所以比較有助于網(wǎng)絡(luò)通信,。因為它在任何真正的數(shù)據(jù)被傳送之前,，會先在網(wǎng)絡(luò)上廣播(broadcast)一個信號,，傾聽是否有碰撞發(fā)生，同時告訴其它裝置不要廣播,。

　　當發(fā)生碰撞時,，裝置必須等待一段時間，等纜線恢復(fù)閑置時,，才能再傳送,。不過,，若兩個裝置

　　同時再次發(fā)射信號,，則另一個碰撞又將再次發(fā)生。為了避免這個情況發(fā)生,，就必須采用“二進制指數(shù)回歸算法”來解決,。

　　當802.11 WLAN網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)個裝置同時傳送數(shù)據(jù)時，由于頻寬的限制,，會發(fā)生“封包碰撞”(collision)的情況,。一般以太網(wǎng)絡(luò)是使用“指數(shù)回歸算法”(exponential backoff algorithm)來解決這種問題，而802.11標準也不例外,。802.11的MAC標準稱作“分布式基礎(chǔ)無線媒體擷取控制”(distributed foundation wireless MAC;DFWMAC),。

　　如果真要自行設(shè)計“專屬的WLAN”，必須先行克服從射頻實體層至MAC層的通信協(xié)議問題,。假設(shè)他們已經(jīng)具有很純熟的27MHz無線電傳收機技術(shù),，則剩下的就是要解決MAC層的通信協(xié)議問題，這主要包含兩個重要的問題：CSMA/CA和回歸(backoff),。當然,，除此之外，RTS/CTS流量控制和“分布式協(xié)調(diào)功能(distributed coordination function;DCF)”,，以及更上層的驅(qū)動程序,、應(yīng)用軟件、各通信層之間的接口….等,，都要嚴格考慮在內(nèi),。不過，本文將專注于回歸技術(shù)的探討,。

　　碰撞的問題

　　當兩臺裝置同時開始傳送數(shù)據(jù)時,，它們將會先檢查纜線中是否有載波存在，若載波有存在,，而且纜線是處于閑置狀態(tài),，它們就會馬上傳送封包。因為它們所發(fā)射的電子信號會彼此干擾,，這種干擾會造成“封包碰撞”的結(jié)果,。碰撞會使封包內(nèi)的數(shù)據(jù)混淆不清,，致使接收到的封包無法還原成正確的數(shù)據(jù)。

　　雖然,，CSMA/CA和回歸都能解決碰撞的問題,，不過，在功能上,，它們是有差別的,。CSMA/CA是一種“競爭”(contention)通信協(xié)議，它傾聽WLAN網(wǎng)絡(luò),，避免碰撞發(fā)生,。它和傳統(tǒng)的CSMA/CD(被以太網(wǎng)絡(luò)使用)不同，CSMA/CD是在碰撞發(fā)生之后,，才起來處理后續(xù)的傳送作業(yè),。CSMA/CA則是防患未然，所以比較有助于網(wǎng)絡(luò)通信,。因為它在任何真正的數(shù)據(jù)被傳送之前,，會先在網(wǎng)絡(luò)上廣播(broadcast)一個信號，傾聽是否有碰撞發(fā)生,，同時告訴其它裝置不要廣播,。

　　當發(fā)生碰撞時，裝置必須等待一段時間,，等纜線恢復(fù)閑置時,，才能再傳送。不過,，若兩個裝置

　　同時再次發(fā)射信號,，則另一個碰撞又將再次發(fā)生。為了避免這個情況發(fā)生,，就必須采用“二進制指數(shù)回歸算法”來解決,。

　　回歸的概念

　　在碰撞之后，再次嘗試發(fā)射信號之前,，每一個傳送裝置必須等待一段時間,。不過，如果它們的等待或延遲時間都一樣,，則下次還是會有碰撞發(fā)生,。因此，每個裝置必須選擇一個0到D的隨機數(shù),，當成必須等待的時間長度,。D是標準的延遲時間值。若又發(fā)生碰撞,，則每個裝置會將之前所選擇的隨機數(shù)大小加倍,，這表示現(xiàn)在的隨機延遲時間是在0到2D之間,。如果又有另一個碰撞發(fā)生，則延遲范圍將在0到4D之間,。以此類推,。每碰撞一次，隨機延遲時間會以指數(shù)增加,，所以下次會發(fā)生碰撞的機率將會大幅降低,，而且重復(fù)回歸所花費的時間很短，可以忽略不計,。

　　802.11的回歸機制

　　802.11/DFWMAC的回歸機制和以太網(wǎng)絡(luò)的不完全一樣,，因為前者還牽涉到DCF。DCF是以CSMA/CA為基礎(chǔ)的通信協(xié)議,。DFWMAC整合了兩個協(xié)調(diào)功能—PCF和DCF,。PCF支持同步數(shù)據(jù)傳輸,，DCF支持異步數(shù)據(jù)傳輸,。這兩個模式共享媒體頻寬，以多時分工(time-multiplex)的方式,，將彼此的數(shù)據(jù)組合成一個“超大訊框(superframe)”的結(jié)構(gòu),。

　　利用訊框之間不同的間距(interframe space;IFS)，DCF和PCF可以并存,。由于具有PCF的橋接器(AP)的IFS比較小,，因此它的通信優(yōu)先級會比處于DCF模式中的工作站高。所以,，AP可以在CSMA/CA網(wǎng)絡(luò)上建立一個超大訊框,。

　　在沒有AP裝置的WLAN網(wǎng)絡(luò)環(huán)境之中，存取數(shù)據(jù)要靠DCF,。一旦媒體閑置了一段特定的時間(DIFS),，并且可以在“競爭窗口”(contention window;CW)的大小范圍內(nèi)，選擇一個隨機的回歸值當成延遲時間,。競爭窗口或回歸時間都是被分割成數(shù)個時槽(slot),，每個時槽至少要包含：發(fā)射機開啟所需的時間+媒體傳播所需的時間+偵測忙碌的媒體所需的時間。每個時槽的大小和實體層非常有關(guān),。

　　選擇最小延遲時間的工作站,，將是最早存取媒體的;其它工作站則暫停它們的回歸定時器，等待別人傳送完畢;而且,，在下一個周期內(nèi),，繼續(xù)等待所剩余的延遲時間。通常,，已經(jīng)等待很久的工作站,，會比剛加入的工作站,，能更早存取媒體。等待的時間愈久,，獲得存取權(quán)的機率就愈高,。碰撞只發(fā)生在兩個或更多個工作站選擇了相同的時槽的時候。若持續(xù)發(fā)生碰撞,，它們必須重新競爭,，并使用以指數(shù)增加的CW值，亦即,，2倍的CW,、4倍的CW、……,，直到最大的CW限制值,。

　　碰撞機率的分布

　　下面我們來探討一下DFWMAC的碰撞機率。不過,，不對碰撞問題做完整的數(shù)學(xué)分析,，只針對它的性質(zhì)，做判定和說明,。仔細檢視CW,，和從CW選出的一個時槽的機率：假設(shè)有許多個工作站一起競奪媒體的存取權(quán)，剛開始時,，這種設(shè)計會使回歸時間的機率函數(shù)呈現(xiàn)平均分布,，每一個時槽的被選中機率是相同的。

　　在第二個周期之內(nèi),，假設(shè)有一個工作站A獲得存取權(quán),，其工作站在工作站A開始發(fā)射信號之前都會等待或延遲，假設(shè)這個延遲時間是CWselected—這就是前面所介紹的“隨機延遲時間”?，F(xiàn)在,，剩下的“競爭窗口”是從0到CW-CWselected，剩余的工作站(除了工作站A以外的其它工作站)在0到CW-CWselected的范圍內(nèi)競爭,。這范圍內(nèi)的時槽的被選中機率也是相同的,，因為它們是重新進行競爭之故。

　　如果這時有一個新工作站加入競爭;或者在前一個周期內(nèi),，有兩個或以上的工作站發(fā)生碰撞,，它們將會在CW或2倍的CW或數(shù)倍的CW中選擇時槽，它們選擇時槽的機率應(yīng)該是較小的,。直覺上,，新進者本來就要等久一點才能獲得存取權(quán);至于發(fā)生碰撞的工作站的獲得存取權(quán)之機率，應(yīng)該比新進的工作站的獲得存取權(quán)之機率少一半才對,。不過為了便于說明,，這里將新進的工作站和發(fā)生碰撞的工作站視為同類;此時,，它們的機率都遠小于其它剩余工作站的機率;而它們的機率的些微差異是可以省略不計的，其中,，時槽超過CW-CWselected范圍的被選中機率,，遠低于從0到CW-CWselected范圍內(nèi)的時槽被選中機率。請注意,，實際上,，新進的和碰撞重來的工作站之時槽被選中機率，占有0到CW-CWselected和CW-CWselected的完整CW范圍,。

　　假設(shè)WLAN處于高負載的情況(一直有工作站離開,，也一直有工作站加入競爭，且離開和加入的數(shù)量是均衡的),，這時,，可以發(fā)現(xiàn)位于CW前面的時槽(即較早生成的時槽)，具有比較高的被選中機率,。因此,，時槽的被選中機率是一個遞減的階梯函數(shù)(staircase function)。

　　不過,，這會導(dǎo)致一種我們很不想看到的現(xiàn)象：愈可能被選中的時槽,，也愈可能被選中兩次或更多次，所以它發(fā)生碰撞的機會也愈高,。為了盡量避免碰撞的發(fā)生，應(yīng)該使每一個時槽的分布機率維持相等,。

　　改良的回歸機制

　　為了解決上述的問題,，有許多方法可以采用。其中一種方法是,，令剩余的工作站于每個周期,，在完整的CW內(nèi)，選擇一個新的隨機回歸時間,。不過,，這可能會造成某一個工作站都一直在等待存取的機會，因為此方法并沒有限制最大的等待時間,。底下分別以兩種方法來解決這個問題,，它們都企圖將新進的工作站和前一次競爭失敗的(剩余的)工作站之機率區(qū)分開來。這兩種方法是：加權(quán)的選擇機率,、負載自適性(load adaptive)選擇,。為了追求精確和精致，必須使用簡要的數(shù)學(xué)觀念和方程式來說明它們,。