【正文】 送失敗。此時，發(fā)送端將收到接收端發(fā)回的 “否認 ”（ NAK）消息。發(fā)送的分組具有糾錯能力。而如果該用戶在一段時間內(nèi)，沒有傳送數(shù)據(jù)，系統(tǒng)將收回分配給它的那部分信道資源。 隨機多地址接入?yún)f(xié)議可以分為兩類：一類是重復(fù)隨機多地址接入?yún)f(xié) 議，如 ALOHA 協(xié)議，時隙ALOHA（ slottedALOHA），載波監(jiān)聽 ALOHA（ CSMA），以及帶有集中控制的 ALOHA（ ISMA）。 隨機多址接入?yún)f(xié)議不存在傳輸?shù)恼{(diào)度。激活的用戶按調(diào)度的順序依 次進行傳輸。分配可以按照時間或頻率來進行。但是，當同時傳輸?shù)挠脩魯?shù)增加到一定值時，就會產(chǎn)生競爭。帶保留的隨機接入又可分為隱式保留和顯式保留。 多址接入?yún)f(xié)議 非競爭（調(diào)度）協(xié)議 競爭（隨機接入）協(xié)議 CDMA 固定分配 按需分配 FDMA TDMA 令牌環(huán) 傳遞 純 CDMA DS、 FH、 TH 混合 CDMA DS/FH 、TDMA/CDMA 重復(fù) 隨機接入 帶保留 隨機接入 ALOHA SALOHA 隱式 顯式 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 5 頁 共 41 頁 隨機接入?yún)f(xié)議中，一個用戶并不能保證傳輸?shù)臄?shù)據(jù)與其他的用戶不發(fā)生碰撞，因為有可能有兩個或兩個以上的用戶同時請求傳輸數(shù)據(jù)。如圖 所示。 (3)無線信道中的多經(jīng)衰弱和陰影衰落效應(yīng)。在無線移動環(huán)境中，多址接入?yún)f(xié)議面臨如下挑戰(zhàn)： (1)隱終端問題。也就是說，當系統(tǒng)中出現(xiàn)設(shè)備故障或條件改變時，不會引起協(xié)議的崩潰。 (4)協(xié)議應(yīng)該是穩(wěn)定的。 (2)協(xié)議能夠以高效的方式分配傳輸信道。對無線通信來說，一個重要的目標就是有效的利用信道資源，多址接入?yún)f(xié)議性能對此有很大影響。 吞吐量是指一段時間內(nèi)成功傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分組的平均數(shù)量。 在隨機接入方式和基于預(yù)約的多址接入方式中，用戶占用的實際可用資源并不固定。即多大規(guī)模的用戶、以怎樣的性能可以接入系統(tǒng)，資源的利用效率如何。第一個層次是選擇邏輯信道的劃分方式，比如 FDMA、 TDMA、 CDMA 或者他們的組合，不同的信道劃分方式可能導(dǎo)致系統(tǒng)具有不同的實際可用資源。 TCP/IP 體系結(jié)構(gòu)中的運輸層和 OSI 體系結(jié)構(gòu)中的運輸層對應(yīng)，它負責兩個應(yīng)用進程之間的通信。 TCP/IP協(xié)議模型 TCP/IP 體系結(jié)構(gòu)只有四層：應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)際層、網(wǎng)絡(luò)接口層。 物理層的任務(wù)是為上一層送來的數(shù)據(jù)提供一個透明傳輸比特流的物理連接。網(wǎng)絡(luò)層中傳輸數(shù)據(jù)單位是分組 (packet)，或稱包。 運輸層傳送數(shù)據(jù)的單位是報文 (message)。 應(yīng)用層是 OSI 中的最高層，它確定進程之間通信的性質(zhì)以滿足用戶的需要，其功能取決于用戶的需要和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)目的。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 2 頁 共 41 頁 2 多址接入?yún)f(xié)議 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 通信網(wǎng)絡(luò)模型的分層可以看作由一套模塊組成的體系結(jié)構(gòu)，除了最底層的鏈路之外 ， 每一個高層模塊分別是由低層 “黑匣子 ”系統(tǒng)加一組簡單的模塊組成。 第二章為理論基礎(chǔ)，介紹多址接入技術(shù)的分類及工作原理，然后重點闡述隨機多址接入技術(shù)的原理以及性能的評價指標。 課題研究主要內(nèi)容 本文主要針對多址接入?yún)f(xié)議中的隨機多址接入方式的工作原理及其應(yīng)用開展研究。對于不穩(wěn)定的協(xié)議來說，新增的負荷將迫使系統(tǒng)遷移到更 高的負荷狀態(tài)，并且降低系統(tǒng)吞吐量。 第三，對每個用戶來說，分配應(yīng)該是公平的，即在不考慮具有優(yōu)先權(quán)的用戶的情況下，每個用戶從平均意義上來說應(yīng)該分配到相同的信道容量。對無線通信來說，一個重要的目標就是有效地利用信道資源，多址接入?yún)f(xié)議的性能對此有很大影響。多個設(shè)備之間共享傳輸媒介，需要有某種接入控制技術(shù)來保證正常通信，于是多址接入技術(shù)應(yīng)運而生。然而，當今網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)迅速增長，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜化，網(wǎng)絡(luò)所能使用的通信資源也越來越緊缺。 ALOHA。 5月 21日 —— 6月 15日：撰寫、修改畢業(yè)設(shè)計論文，準備并完成答辯。最后撰寫畢業(yè)設(shè)計論文（應(yīng)包括方案設(shè)計、比較與論證、分析與計算、相關(guān)設(shè)計文件以及心得體會等）。 題 目 多址接入 ALOHA 協(xié)議仿真 學(xué)生姓名 王超 學(xué)號 1113014107 所在學(xué)院 物理與電信工 程學(xué)院 專業(yè)班級 電子 1103 班 指導(dǎo)教師 吳燕 __ 完成地點 博遠樓實驗室 2020 年 6 月 10 日 I 畢業(yè)論文 ﹙ 設(shè)計 ﹚ 任務(wù)書 院 (系 ) 物理與電信工程學(xué)院 專業(yè)班級 11304107 學(xué)生姓名 王超 一、畢業(yè)論文﹙設(shè)計﹚題目 多址接入 ALOHA 協(xié)議仿真 二、畢業(yè)論文﹙設(shè)計﹚工作自 2020 年 1月 10 日 起至 2020 年 6 月 15 日止 三、畢業(yè)論文﹙設(shè)計﹚進行地點 : 物電學(xué)院實驗室 四、畢業(yè)論文﹙設(shè)計﹚的內(nèi)容要求： 學(xué)習(xí)了解多址接入?yún)f(xié)議基本原理，多址接入?yún)f(xié)議的分類，多址接入?yún)f(xié)議的仿真模型，包括通信信道，包的產(chǎn)生，碰撞，業(yè)務(wù)量， 吞吐量，平均傳輸時延等名詞概念。 進度安排： 1月 10日 —— 3月 20日：查閱資料，完成外文翻譯原文和開題報告。 指 導(dǎo) 教 師 系 (教 研 室 ) 系 (教研室 )主任簽名 批準日期 接受論文 (設(shè)計 )任務(wù)開始執(zhí)行日期 學(xué)生簽名 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 I 多址接入 ALOHA 協(xié)議仿真 王超 （陜西理工學(xué)院 物電學(xué)院 電子信息工程專業(yè)， 2020級 3班，陜西 漢中 723000） 指導(dǎo)老師： 吳燕 [摘要 ]本文首先介紹了多址接入?yún)f(xié)議的研究背景及其工作原理，對目前廣泛研究的 ALOHA 協(xié)議進行了詳細闡述，分析了系 統(tǒng)吞吐量、 業(yè)務(wù)量及 平均傳輸時延等性能指標。 Matlab simulation。而且，節(jié)點用戶之間需要交換信息，一個設(shè)備可以使用的物理連接的數(shù)量又是有限的，全部使用點到點的連接是不現(xiàn)實的。在網(wǎng)絡(luò)接入領(lǐng)域中，當兩個或多個用戶共享信道傳輸數(shù) 據(jù)時，信息就會疊加，目的端就不能接收到正確的數(shù)據(jù)，發(fā)送端必須重新傳輸，直到被成功接收或超時丟棄。協(xié)議通常都是為了滿足一定的目標而設(shè)計的。 第四，協(xié)議在處理不同的業(yè)務(wù)時，應(yīng)該具有一定的靈活性。最后，協(xié)議應(yīng)該具有魯棒性。從最基本的純 ALOHA 協(xié)議入手，詳細闡述了其基本的工作原理，從系統(tǒng)吞吐量和傳輸時延等角度分析了這種協(xié)議的性能。 第三章為實際設(shè)計與仿真，基于前面的理論分析，在合理設(shè)計仿真流程的基礎(chǔ)上，利用 Matlab 對ALOHA協(xié)議 進行建模和仿真。常見的分層模型 OSI（ Open Systems Interconnection）七層模型和 TCP/IP（ Transmission ControlProtocol/ Inter Protocol）四層模型 [1]。應(yīng)用層還要提供應(yīng)用 進程所需要的信息交換、遠程操作、系統(tǒng)管理和應(yīng)用管理，應(yīng)用層直接和用戶的應(yīng)用程序通信。它負責在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的兩個實體之間建立一條端到端的信道，并為通信兩端提供可靠和透明的傳輸。因此，該層需要將上層送來的數(shù)據(jù)分組和對方發(fā)來的分組進行拆卸，并解決分組丟失、重復(fù)傳送和數(shù)據(jù)顛倒等問題。物理層還負責物理媒體的連通、維持和釋放等。它和 OSI 體系結(jié)構(gòu)的比較如圖 所示。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 3 頁 共 41 頁 OSI 體系結(jié)構(gòu) TCP/IP 體系結(jié)構(gòu) 應(yīng)用層 應(yīng)用層 表示層 會話層 運輸層 運輸層 網(wǎng)絡(luò)層 網(wǎng)際層 數(shù)據(jù)鏈路層 網(wǎng)絡(luò)接口層 物理層 圖 OSI 和 TCP/IP 體系結(jié)構(gòu)的比較 性能的描述與評估 多址接入 技術(shù)需要解決的問題是對給定通信資源進行合理、有效的分配調(diào)度和利用。在這一層次上對多址接入方式的評估主要是系統(tǒng)容量，此容量反映了系統(tǒng)的實際可用資源。 固定分配方式下接入性能可以用阻塞率和接入延時概率來描述。而且對于隨機接入可能出現(xiàn)遲滯并再次接入的情形，此時，阻塞率已不能準確反映這一動態(tài)接入性能。平均傳輸時延是指成功傳輸之前的平均等 待時間相對于一段時間間隔的歸一化值。協(xié)議通常都是為了滿足一定的目標而設(shè)計的。效率通常以信道吞吐量和傳輸延遲來衡量。這意味著當系統(tǒng)達到均衡時，一個新增的負荷應(yīng)該使系統(tǒng)達到一個新的均衡點。當用戶操作不當時，對系統(tǒng)中其他用戶的影響應(yīng)當盡可能的少。即兩個或多個終端由于高山、高大的建筑物或其他物理遮擋而不再彼此的通信范圍內(nèi)，但卻都在同一基站的通信范圍 內(nèi)。 (4)由于相鄰小區(qū)公用同一頻率而導(dǎo)致的共道干擾問題。 圖 多址接入?yún)f(xié)議分類 調(diào)度協(xié)議通過調(diào)度要傳輸數(shù)據(jù)的用戶來避免兩個或兩個以上用戶同時接入信道。當碰撞發(fā)生時，協(xié)議需要對它們進行處理。顯示保留協(xié)議在調(diào)度時使用短的保留數(shù)據(jù)包來請求傳輸，而隱式保留協(xié)議則不需要任何保留數(shù)據(jù)包。 調(diào)度多址接入?yún)f(xié)議 調(diào)度多址接入?yún)f(xié)議通過調(diào)度要傳輸?shù)挠脩魜肀苊舛鄠€用戶同 時嘗試訪問同一物理信道。在時分多址的情況下，傳輸時間分成多個幀，每個用戶分配每幀中的固定時間片，并與其他用戶分配的時間片之間互補重疊。它又可以分為集中調(diào)度或分布式調(diào)度。當用戶有數(shù)據(jù)需要傳輸時，并不知道是否會同其他用戶發(fā)生沖突。另一類是帶有保留的隨機接入?yún)f(xié)議，如帶保留的 ALOHA（ rALOHA），包保留的多址接入?yún)f(xié)議