物联网设备频繁丢包？可能是退避算法没选对，一文带你搞懂

CSMA/CD、非坚持、1-坚持、P-坚持……无线信道冲突这样解决

一、什么是载波监听多路访问技术？

载波监听多路访问（CSMA） 技术，也称做先听后说（LBT，Listen Before Talk）。要传输数据的站点首先对媒体上有无载波进行监听，以确定是否有别的站点在传输数据。

任何站点要向公共介质发送信息时，首先要侦听介质上是否有其他站点正在传送信息：

如果通信介质上无载波（即没有被占用），则可以利用通信介质进行传送

如果已监听到介质上有载波（即有其它站点正在传送信息），则必须等待介质平静之后才能进行传送

这样就会使信道上的冲突大大减少。

CSMA的局限

在CSMA中，由于通道的传播延迟，当两个站点监听到总线上没有存在信号而发送帧时，仍会发生冲突。由于CSMA算法没有冲突检测功能，即使冲突已发生，仍然要将已破坏的帧发送完，使总线的利用率降低。

改进方案：CSMA/CD

改进方案是使站点在传输时间继续监听媒体，一旦检测到冲突，就立即停止发送，并向总线上发一串短的阻塞报文（Jam），通知总线上各站冲突已发生，可以提高总线的利用率。

流程如下：

监听，若空闲则发送

忙则监听直到空闲，立即发送

检测到冲突，立即停止，发送阻塞信号

随机等待，重新尝试发送

这就需要有一种退避算法来决定避让的时间。常用的退避算法有非坚持、1-坚持、P-坚持三种。

二、三种退避算法详解

1. 非坚持算法（Non-persistent CSMA）

算法规则：

假如媒体是空闲的，则可以立即发送

假如媒体是忙的，则等待一个由概率分布决定的随机重发延迟后，再重复前一步骤

特点：

采用随机的重发延迟时间可以减少冲突发生的可能性

缺点：即使有几个站点都有数据要发送，但由于大家都在延迟等待过程中，媒体仍可能处于空闲状态，使用率降低

2. 1-坚持算法（1-persistent CSMA）

算法规则：

假如媒体空闲，则可以立即发送

假如媒体是忙的，则继续监听，直至检测到媒体空闲，立即发送

假如有冲突（在一段时间内未收到肯定的回复），则等待一随机量的时间，重复步骤~

特点：

优点：只要媒体空闲，站点就立即可发送，避免了媒体利用率的损失

缺点：假若有两个或两个以上的站点有数据要发送，冲突就不可避免

3. P-坚持算法（P-persistent CSMA）

算法规则：

监听总线，假如媒体是空闲的，则以 P的概率 发送，而以 (1-P)的概率 延迟一个时间单位（一个时间单位通常等于最大传播时延的2倍）

延迟一个时间单位后，再重复步骤

假如媒体是忙的，继续监听直至媒体空闲并重复步骤

特点：

通过概率P平衡冲突概率与信道利用率

适用于时隙信道

三、总结与现状

随着网络技术的发展，全双工以太网逐渐取代了半双工以太网。在全双工模式下，发送和接收使用独立的信道，不存在冲突问题，因此 CSMA/CD 和退避算法已经不再需要。

但在 无线局域网（WLAN） 和 物联网（IoT） 中，由于无线信道的广播特性和半双工本质，退避算法仍然发挥着至关重要的作用。

无论是Wi-Fi的CSMA/CA，还是LoRa、Zigbee等物联网协议的信道竞争机制，背后都离不开载波监听与退避算法的影子。

小贴士：如果你的无线模块在密集环境中出现频繁丢包、重传，不妨检查一下退避参数配置是否合理——P值、重试次数、竞争窗口大小，都是影响网络吞吐量的关键因素。