IEEE 802.15.4 CSMA-CA算法翻译(IEEE 802.15.4-2006 7.5.1.4 CSMA-CA algorithm)

在CAP内，传输数据或MAC命令帧之前，应使用CSMA-CA算法。除非可以在确认数据请求命令后快速发送帧。

CSMA-CA算法不用来传输信标网络中的信标帧、确认帧、以及在CFP中的数据帧。

在信标网络中，MAC层在超帧结构中的CAP期间内，将使用基于时隙的CSMA-CA算法传输。相反的，如果在非周期性的

信标传输中，将使用非时槽的CSMA-CA算法。在这两种情况中，该算法是通过使用被称为退避周期的时间单位来实现的。

这里退避周期等于aUnitBackoffPeriod个符号。

在时隙CSMA-CA中，PAN中每个设备的退避周期边界应与PAN协调器的超帧时隙边界对齐。也就是，每个设备

的第一个退避周期的开始和信标传输的开始对齐。在时槽的CSMA-CA中，MAC层必须确保PHY在退避周期的边

界上开始所有传输。在非时槽的CSMA-CA中，一个设备的退避周期与PAN中任何其他设备的退避周期不相关。

在时隙CSMA-CA中，有两点要求：

1.设备的第一个退避周期的开始和信标传输的开始对齐。

2.设备的帧传输开始于退避周期的边界上。

每个设备应为每个传输尝试保留三个变量：NB，CW和NB。

NB是本次传输时，CSMA-CA算法所需的退避周期的次数。该值在每一次新的传输尝试前初始化为0.
CW是竞争窗口长度。在传输开始之前需要清除通道活动(即通道空闲)的退避周期数。它在每次传输尝试前

被初始化为2，每次通道被评估为忙时，重置为2次。CW仅仅使用在时槽CSMA-CA中。

BE为退避指数，在评估信道之前，设备应等待的退避周期数。在非时槽的系统中，以及接收的BLE域为0的
时槽系统中，此值应被初始化为macMinBE。而在接收的BLE域为1的时槽系统中，此值应被初始化为
2和macMinBE两者之间的最小者，即min(2, macMinBE)。
注意如果macMinBE设置为0，在这个算法的第一次迭代期间，冲突避免将会被禁用。

尽管接受器在CCA分析的部分算法内被使能，设备或许会丢弃在此期间内接收的任何帧。

图表69为CSMA-CA算法步骤。当使用时槽CSMA-CA时，MAC子层会先初始化NB，CW，BE，定位在下一个退避

周期的边界。在非时槽CSMA-CA中，MAC子层会初始化NB和BE，然后直接处理第2步。

MAC子层会进行0 - 2BE - 1范围内的规避周期数延时，然后请求PHY执行CCA（步骤3）。在时槽CSMA-CA系统中，CCA

会开始于退避周期的边界。在非时槽CSMA-CA系统中，CCA会立即开始。

在BLE子字段设置为零的时隙CSMA-CA系统中，MAC子层应当确保在随机退避之后，

可以进行剩余的CSMA-CA操作，并且在CAP结束之前，整个事务被传输。注意，在支持位填充PHY中，必须考虑这个测定。

如果退避周期数大于CAP中剩余的退避周期数，MAC子层在CAP结束时会暂停退避周期倒计时，并在下一个超帧CAP开始

时进行恢复。

如果退避周期数(NB)小于或等于CAP中剩余的退避周期数，MAC子层将应用其退避延迟，然后评估是否可以继续。

如果剩余的CSMA-CA算法步骤---帧传输和任何确认帧能在CAP结束之前完成，MAC子层可以继续进行。

如果MAC子层能继续进行，它会请求PHY在当前的超帧中执行CCA。如果MAC子层不能继续进行，它会等待，

直到下一个超帧中的CAP开始时，并在再一次评估它是否能继续进行之前[step (2)]，使用进一步的随机退避延时。

在BLE子字段设置为零的时隙CSMA-CA系统中，MAC子层应当确保在随机退避之后，

可以进行剩余的CSMA-CA操作，并且在CAP结束之前，整个事务被传输。

退避倒计时只能发生在紧接信标帧的IFS结束后的第一次macBattLifeExtPeriods完整退避周期内。

如果剩余的CSMA-CA算法步骤（即，2个CCA分析）---帧传输和任何确认帧能在CAP结束之前完成，

帧传输将开始于紧接信标帧的IFS之后，MAC子层可以继续进行。

在信标紧接着的IFS时段之后的第一个macBattLifeExtPeriod完全退避周期中的一个周期内，帧传输将开始进行。

（帧传输将开始其中之一的第一次macBattLifeExtPeriods完整退避周期内）

one of the first macBattLifeExtPeriods full backoff periods after the IFS period following the beacon

如果MAC子层能继续进行，它会请求PHY在当前的超帧中执行CCA。如果MAC子层不能继续进行，它会等待，

直到下一个超帧中的CAP开始时，并在再一次评估它是否能继续进行之前[step (2)]，使用进一步的随机退避延时。

如果信道评估为忙，MAC子层将NB和BE的值各加1，确保BE的值不大于macMaxBE。此时，使用时槽CSMA-CA的MAC子层

将复位CW为2。如果NB的值小于或等于macMaxCSMABackoffs，CSMA-CA算法会返回到第2步。如果

NB的值大于macMaxCSMABackoffs，CSMA-CA算法会以信道访问失败而终止。

如果信道评估为空闲，使用时槽CSMA-CA的MAC子层应确保CW在开始传输之前期满。为此，MAC子层应首先

将CW递减1，然后确定它是否等于零。如果它不等于0，将返回到步骤3。如果它等于0，MAC子层将在下一个

退避周期的边界进行帧传输。在非时槽CSMA-CA系统中，MAC子层会立即开始帧传输（无需等待到下一个

退避周期的边界）。

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