載波檢測多重存取

載波偵聽多路訪問（英語：Carrier Sense Multiple Access，縮寫：CSMA）是一種介質訪問控制（MAC）的協議。載波偵聽（英語：Carrier Sense）指任何連接到介質的設備在欲發送幀前，必須對介質進行偵聽，當確認其空閒時，才可以發送。多路訪問（英語：Multiple Access）指多個設備可以同時訪問介質，一個設備發送的幀也可以被多個設備接收。

CSMA依偵聽／發送策略的分類

根據具體的偵聽／發送策略，可將CSMA分為

非持續CSMA（英語：non-persistent CSMA）

當要發送幀的設備偵聽到線路忙或發生碰撞時，會隨機等待一段時間再進行發送；此策略可以減少碰撞，但會導致信道利用率降低，以及較長的延遲。

1-持續CSMA（英語：1-persistent CSMA）

當要發送幀的設備偵聽到線路忙或發生碰撞時，會持續偵聽；若發現不忙則立即發送。當傳播延遲較長或多個設備同時發送幀的可能性較大時，此策略會導致較多的碰撞，導致性能降低。

p-持續CSMA（英語：p-persistent CSMA）

當要發送幀的設備偵聽到線路忙或發生碰撞時，會持續偵聽；若發現不忙，則根據一個事先指定的概率p來決定是發送幀還是繼續偵聽（以p的概率發送，1-p的概率繼續偵聽）；此種策略可以達到一定的平衡，但對於參數p的配置會涉及比較複雜的考量。

正確使用以上策略可以在一定程度上減少碰撞的發生，但無法徹底解決碰撞問題。

強化 CSMA 的方案

載波偵聽多路訪問／碰撞檢測（CSMA/CD）

英語：Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection

此方案要求設備在發送幀的同時要對信道進行偵聽，以確定是否發生碰撞，若在發送數據過程中檢測到碰撞，則進行如下碰撞處理操作：

1. 發送特殊阻塞信息並立即停止發送數據：特殊阻塞信息是連續幾個字節的全1信號，此舉意在強化碰撞，以使得其它設備能儘快檢測到碰撞發生。
2. 在固定時間（一開始是1 contention period times）內等待隨機的時間，再次發送。
3. 若依舊碰撞，則採用截斷二進制指數避退算法進行發送。即十次之內停止前一次「固定時間」的兩倍時間內隨機再發送，十次後則停止前一次「固定時間」內隨機再發送。嘗試16次之後仍然失敗則放棄傳送。

此方案應用於以太網（DIX Ethernet V2）標準，IEEE 802.3標準。

載波檢測多重存取／碰撞避免（CSMA/CA）

英語：Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance

此種方案採用主動避免碰撞而非被動偵測的方式來解決碰撞問題。可以滿足那些不易準確偵測是否有碰撞發生的需求，如無線網域。

CSMA/CA協定主要使用兩種方法來避免碰撞：

1. 設備欲發送訊框（Frame），且訊框聽到通道空閒時，維持一段訊框間隔時間後，再等待一段隨機的時間依然空閒時，才送出資料。由於各個設備的等待時間是分別隨機產生的，因此很大可能有所區別，由此可以減少碰撞的可能性。
2. RTS-CTS三向握手（英語：handshake）：設備欲發送訊框前，先發送一個很小的RTS（Request to Send）訊框給最近的接入點（Access Point），等待目標端回應CTS（Clear to Send）幀後，才開始傳送。此方式可以確保接下來傳送資料時，不會發生碰撞。同時由於RTS幀與CTS幀都很小，讓傳送的無效開銷變小。

此方案應用於無線局域網的IEEE 802.11標準。

相關條目

• IEEE 802.3
• Ethernet
• IEEE 802.11
• 介質訪問控制

參考文獻

Ethernet 通訊協定