IEEE 802.11 MAC协议有分布式协调（Distributed Coordination Function，DCF）和点协调（Point Coordination Function，PCF）两种访问控制方式，其中DCF方式是IEEE 802.11协议的基本访问控制方式［1］。由于在无线信道中难以检测到信号的碰撞，因而只能采用随机退避的方式来减少数据碰撞的概率。在DCF工作方式下，结点在侦听到无线信道忙之后，采用CSMA／CA协议和随机退避时间，实现无线信道的共享。另外，所有定向通信都采用立即的主动确认（ACK帧）机制：如果没有收到ACK帧，则发送方会重传数据。PCF工作方式是基于优先级的无竞争访问，是一种可选的控制方式。它通过访问接入点（Access Point，AP）协调结点的数据收发，通过轮询方式查询当前哪些结点有数据发送的请求，并在必要时给予数据发送权。
在DCF工作方式下，载波侦听机制通过物理载波侦听和虚拟载波侦听来确定无线信道的状态。物理载波侦听由物理层提供，而虚拟载波侦听由MAC层提供。如图3－12所示，结点A希望向结点B发送数据，结点C在结点A的无线通信范围内，结点D在结点B的无线通信范围内，但不在结点A的无线通信范围内。结点A首先向结点B发送一个请求（Request－To－Send，RTS）帧，结点B返回一个清除（Clear－To－Send，CTS）帧进行应答。在这两个帧中都有一个字段表示这次数据交换需要的时间长度，称为网络分配矢量（Network Allocation Vector，NAV），其他帧的MAC头也会捎带这一信息。结点C和结点D在侦听到这个信息后，就不再发送任何数据，直到这次数据交换完成为止。NAV可看作一个计数器，以均匀速率递减计数到零。当计数器为零时，虚拟载波侦听指示信道为空闲状态，否则，指示信道为忙状态。
图3－12 CSMA／CA协议中的虚拟载波侦听
IEEE 802.11 MAC协议规定了三种基本帧间间隔（InterFrame Space，IFS），用来提供访问无线信道的优先级。三种帧间间隔分别为：
（1）SIFS（Short IFS）：最短帧间间隔。使用SIFS的帧优先级最高，用于需要立即响应的服务，如ACK帧、CTS帧和控制帧等。
（2）PIFS（PCF IFS）：PCF方式下结点使用的帧间间隔，用以获得在无竞争访问周期启动时访问信道的优先权。
（3）DIFS（DCF IFS）：DCF方式下结点使用的帧间间隔，用以发送数据帧和管理帧。
上述各帧间间隔满足关系：DIFS＞PIFS＞SIFS。
根据CSMA／CA协议，当一个结点要传输一个分组时，它首先侦听信道状态。如果信道空闲，而且经过一个帧间间隔DIFS后，信道仍然空闲，则结点立即开始发送信息。如果信道忙，则结点一直侦听信道直到信道的空闲时间超过DIFS。当信道最终空闲下来时，结点进一步使用二进制退避算法（binary backoff algorithm），进入退避状态来避免发生碰撞。图3－13描述这种CSMA／CA协议的基本访问机制。
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图3－13 CSMA／CA协议的基本访问机制
随机退避时间按下面的公式计算：
其中，Random（）是在竞争窗口［0，CW］内均匀分布的伪随机整数；CW是整数随机数，其值处于标准规定的aCWmin和aCWmax之间；aSlottime是一个时槽时间，包括发射启动时间、媒体传播时延、检测信道的响应时间等。
结点在进入退避状态时，启动一个退避计时器，当计时达到退避时间后结束退避状态。在退避状态下，只有当检测到信道空闲时才进行计时。如果信道忙，退避计时器中止计时，直到检测到信道空闲时间大于DIFS后才继续计时。当多个结点推迟且进入随机退避时，利用随机函数选择最小退避时间的结点作为竞争优胜者，如图3－14所示。802.11 MAC协议通过立即主动确认机制和预留机制来提高性能，如图3－15所示。在主动确认机制中，当目标结点收到一个发给它的有效数据帧（DATA）时，必须向源结点发送一个应答帧（ACK），确认数据已被正确接收到。为了保证目标结点在发送ACK帧过程中不与其他结点发生冲突，目标结点使用SIFS帧间间隔。主动确认机制只能用于有明确目标地址的帧，不能用于组播报文和广播报文传输。
为减少结点间使用共享无线信道的碰撞概率，预留机制要求源结点和目标结点在发送数据帧之前交换简短的控制帧，即发送请求帧RTS和清除帧CTS。从RTS（或CTS）帧开始到ACK帧结束的这段时间，信道将一直被这次数据交换过程占用。RTS帧和CTS帧中包含有关于这段时间长度的信息。每个站点维护一个定时器，记录网络分配矢量NAV，指示信道被占用的剩余时间。一旦收到RTS帧或CTS帧，所有结点都必须更新它们的NAV值。只有在NAV值减至零，结点才可能发送信息。通过此种方式，RTS帧和CTS帧为结点的数据传输预留了无线信道。
图3－14 802.11 MAC协议的退避机制
图3－15 802.11 MAC协议的应答与预留机制
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