本文主要介紹通訊領域中CSMA相關機制，本文全部資料來自於網絡。
網絡通訊，必須依靠介質來傳遞數據，將數據調制到模擬信號上，再把此信號通過介質傳遞到遠方。根據介質的不同，分為有線網絡和無線網絡。為了讓世界上各種各樣的網絡設備生產商生產的設備互聯互通，他們必須遵循一定的“通訊語言“，就像一個中國人和美國人在一起，假如他們生產的設備只能夠說“本國語言”，那碰在一起，就是驢頭不對馬嘴，根本無法溝通。為了解決這個問題，IEEE組織推出了兩種協議，一種適用於有線網絡的IEEE 802.3標准和另一種適用於無線網絡的IEEE 802.11標准。在底層傳輸上，有線網和無線網，都屬於廣播形式的網絡，這也就是說，當一個節點發送信息時，網絡范圍內的所有節點，都能夠接收到，如果有多個節點在同時發送數據，這就容易形成數據堵塞和碰撞，導致網絡速度變慢。
為了解決這個問題，協議指定CSMA機制來解決這個問題，CSMA全稱為Carrier Sense Multiple Access，中文為載波監聽多路訪問，具體處理方法根據傳輸介質的不同而不同。有線網絡采用沖突檢測(Collision Detection)，無線網絡采用沖突避免(Collision Avoidance)，從字面意思上來看差不多，但是具體細節上還是有些不同。
下面介紹兩種避免沖突的方法。
CSMA/CD
這種方式，在發送方發送信號前，先監聽通信信道是否空閑。 如果空閑，則立即發送數據，並且邊發邊監聽信道，如果此時監聽到沖突，則立即停止發送數據，同時告訴其他節點已經發送碰撞（發送阻塞信息），自己則隨機等待一段時間后重新發送數據包。當監聽到信道忙碌時，也需要隨機等待一段時間，時間值通過指數退避算法來獲得。當嘗試若干次都失敗的話，則停止發送，通知上層。
下面介紹二進制指數退避算法的基本流程：
１. 確定基本退避時間單位(2T)，對於以太網來說，為51.2us
2. 定義一個參數K,它與重傳次數N之間的關系為， K = min[N,10]
3. 從上述定義的K,構造離散型整數集合[0,1,2,3,4…,(2^k - 1)]
4. 計算重傳時間，從離散整數集合中隨機取一個數，乘以基本退避時間單位就是退避時間。
CSMA/CA
發送數據前，先檢測到信道狀態，等到信道空閑后，再等待一段時間后，再次檢測信道是否空閑，如果還是空閑，那么立刻發送數據，否則，隨機等待一定時間，等時間到期后，再次發送檢測。
發送真實數據前，先向目標端發送的請求傳送報文(RTS)，等接收到目標端響應報文CTS，發送端才開始傳送真正的數據。采用這種RTS-CTS機制，可以確保接下來傳送數據時，不會被碰撞。由於RTS-CTS的封包都很小，因此不會增大整體傳輸開銷，此方式可以確保接下來傳送數據時，其他設備不會使用信道以避免沖突。
那么，CSMA/CA是如何避免沖突的發送呢？它采用了帶確認的發送機制，類似於TCP的ACK回應，如果發送方收到了接收方對其發送數據的ACK確認，那么，不管空中信道是多么的擁擠，數據包還是艱難的穿梭到收發雙方，其表現就是收到了ACK信號.
CSMA/CA通過上述三種方式，信道空閑檢測、RTS-CTS和ACK確認，提供避免碰撞的無線信道分時訪問。
信道的空閑檢測有三種方式，分布是通過能量檢測、載波檢測和能量載波混合檢測三種方式來檢測信道，統稱為CCA。
有線網絡和無線網絡，因為傳輸介質的不同，檢測沖突的方法也就不同。在傳統的有線網絡中，檢測方法是通過通過電纜中電壓的變化檢測沖突，當數據傳輸發生碰撞時，電纜中的電壓就隨着發生變化。在無線網絡中，空氣作為傳輸介質，必須采用其他的碰撞檢測機制。CSMA/CA提供了三種檢測信道空閑(CCA)的方式：
１. 能量檢測(ED) : 對接收信號的能量大小進行判斷，當功率大於某一確定值時，就認為信道被占用
２. 載波檢測(CS) : 對接收信號與本地的偽隨機碼(PN碼)進行運算比較，如果其值超過某一極限，就認為信道被占用
３. 能量和載波混合檢測(ED & CS)
為什么采用電纜傳輸和采用空氣傳輸，需要不同方式的檢測方法呢？
這是由於傳輸介質所決定的，不同的傳輸介質上，信號衰減的速度不一樣。在有線傳輸上面，假設發出去的信號對於的電壓值為3.3(瞬間電壓)，當檢測到沖突時，也就是接收到來自其他設備的信號，通過電壓的疊加，可能會得到6Ｖ左右的瞬間電壓，這很容易檢測出來。但在無線傳輸上，干擾信號就沒有這么強勁了，隨着傳輸距離的增加，信號衰減的很快，在發送端，當接收到其他非預期信號的干擾時，電壓的撥動不會那么明顯，因此需要上面提到CCA方法。
CSMA/CA算法概述
下圖是CSMA/CD機制的發送數據和接收數據的流程圖。
在無線信標網絡中，網絡中的協調器會定期發送信標給所有的可感知節點。所有待發送數據的設備，在發送數據前，都會通過CSMA/CA機制來競爭傳輸媒介的使用權。根據網絡中是否有信標，將無線網絡分為信標網絡和非信標網絡。在不同網絡模式下，CSMA/CA算法版本不一樣，分為信標版本slotted CSMA-CA 和非信標版本的unslotted CSMA-CA算法。
兩者的區別主要在信標版本下，所有設備的退避時間和和協調器的信標幀傳輸時間對齊，保證在每段CAP開始時，才開始傳輸數據，以減少沖突的可能性。在2.4GHz的傳輸頻段下，每1毫秒可以傳送完畢62.5個symbols，那么傳輸一個symbols所需的時間為(1/62.5)毫秒。根據待傳輸的MPDU的長度（以aMaxSIFSFrameSize，默認為18個字節為界限），幀與幀之間的間隔時間有所不同，具體要求如下：
IFS： Interframe spacing 幀與幀之間的空隙
LIFS ： long IFS 長幀與長幀之間的空隙
SIFS ： short IFS 短幀與短幀之間的空隙
如果需要ACK確認的幀，則在收到ACK后等待IFS時間，如果不需要，則根據傳輸幀長度，在等待相應的時間。
在此算法中，有三個重要的參數：
NB(后退次數，Number of Back):每檢測到信道忙，該值就會加１.在IEEE 802.15.4中，Nb最大值定義為24.為了優化效率，當信道經過４次退避延遲檢測后，仍然為忙，則放棄此次傳送。在每次傳輸開始時，該值初始化為０.
CW(碰撞窗口長度, content window length): 每次退避等待時間值，單位為傳輸20個symbol所需的時間，CW的初始值為２，最大值為31.當判斷信道為忙時，重置該值為２. 此參數僅在信標網絡下才使用。
BE(退避指數，Backoff exponent):設備嘗試去退避的最大次數,也就是節點接入信道的能力。
當接收信標幀中的BLE域為０時，BE應該初始化為MAC層的macMinBE值，否則，BE值應該設為2和macMinBE兩者中的小者。在IEEE 802.15.4中，BE默認值為３，取值范圍在0~macMaxBE。其中，macMaxBE的取值范圍為[3-8]，默認為5.
下圖是簡要算法流程圖：
CSMA-CA適用范圍
CSMA-CA算法適用於傳輸數據幀、MAC命令幀帶CAP的，它不適合在信標網絡中傳輸信標幀，ACK幀或者在CFPs時間內的數據幀傳輸。ACK幀和信標幀傳輸，無需CSMA-CA機制。
相關參考鏈接：CSMA/CD和CSMA/CA詳解
IEEE 802.15.4 協議規范