載波檢測多重存取

載波檢測多重存取（英語：Carrier Sense Multiple Access，縮寫：CSMA）是一種媒介訪問控制（MAC）的協定。載波檢測（英語：Carrier Sense）指任何連接到媒介的裝置在欲傳送幀前，必須對媒介進行檢測，當確認其空閒時，才可以傳送。多路訪問（英語：Multiple Access）指多個裝置可以同時訪問媒介，一個裝置傳送的幀也可以被多個裝置接收。

CSMA依檢測／傳送策略的分類

根據具體的檢測／傳送策略，可將CSMA分為

非持續CSMA（英語：non-persistent CSMA）

當要傳送幀的裝置檢測到線路忙或發生碰撞時，會隨機等待一段時間再進行傳送；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）

當要傳送幀的裝置檢測到線路忙或發生碰撞時，會持續檢測；若發現不忙則立即傳送。當傳播延遲較長或多個裝置同時傳送幀的可能性較大時，此策略會導致較多的碰撞，導致效能降低。

p-持續CSMA（英語：p-persistent CSMA）

當要傳送幀的裝置檢測到線路忙或發生碰撞時，會持續檢測；若發現不忙，則根據一個事先指定的概率p來決定是傳送幀還是繼續檢測（以p的概率傳送，1-p的概率繼續檢測）；此種策略可以達到一定的平衡，但對於參數p的組態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

載波檢測多重存取／碰撞檢測（CSMA/CD）

英語：Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection

此方案要求裝置在傳送幀的同時要對信道進行檢測，以確定是否發生碰撞，若在傳送數據過程中檢測到碰撞，則進行如下碰撞處理操作：

1. 傳送特殊阻塞資訊並立即停止傳送數據：特殊阻塞資訊是連續幾個位元組的全1訊號，此舉意在強化碰撞，以使得其它裝置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，再次傳送。
3. 若依舊碰撞，則採用截斷二進制指數避退演算法進行傳送。即十次之內停止前一次「固定時間」的兩倍時間內隨機再傳送，十次後則停止前一次「固定時間」內隨機再傳送。嘗試16次之後仍然失敗則放棄傳送。

此方案應用於乙太網路（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. 裝置欲傳送幀（Frame），且幀聽到通道空閒時，維持一段幀間隔時間後，再等待一段隨機的時間依然空閒時，才送出資料。由於各個裝置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）：裝置欲傳送幀前，先傳送一個很小的RTS（Request to Send）幀給最近的接入點（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
• 媒介訪問控制

參考文獻

Ethernet 通訊協定