《無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》ppt課件(文件)
【正文】 娜 許多學(xué)者對 CSMA/CA的性能進行了研究 ， 但是卻沒有從信道利用效率的角度來考慮 RTS/CTS機制對網(wǎng)絡(luò)性能的影響 。 分別用、來表示上述三個方面的效率。 RTS/CTS機制作用？ 1?1?2?2?3?3?1? ?幀 有 用 數(shù) 據(jù) 傳 輸 時 間幀 總 的 傳 輸 時 間2?信 道 不 發(fā) 生 沖 突 時 間＝傳 輸 時 間3?每 幀 數(shù) 據(jù) 傳 輸 時 間＝每 幀 傳 輸 平 均 所 占 用 信 道 的 時 間 無線信道的利用率可用下式來表示： RTS/CTS機制作用？ 1 2 3? ? ? ?? ? ? RTS/CTS機制作用？ ，成幀效率完全取決于協(xié)議的 MAC包頭和 PHY包頭的大小， RTS/CTS機制對并不會產(chǎn)生任何影響。即采用了 RTS/CTS機制盡管可以提高沖突避免效率 ，但是卻是以降低信道共享效率為代價的 。 并且 ， 隨著 T_add時間的積累作用 ， 數(shù)據(jù)包的時延很可能沒有得到改善 ， 甚至?xí)M一步惡化 。隨著網(wǎng)絡(luò)負載的繼續(xù)加大，網(wǎng)絡(luò)的吞吐量性能并沒有得到提高。但是獲得吞吐量性能改善付出的代價是要發(fā)送附加的控制幀 RTS幀和 CTS幀。 發(fā)送的數(shù)據(jù)包大小 P為 128字節(jié) 圖 3 網(wǎng)絡(luò)吞吐量性能（ P=128字節(jié)） 圖 4媒體接入時延性能（ P=128字節(jié)） 同時，此時的信道接入時延比不采用該機制時還要略微大一些，如圖 4所示。 作業(yè) 分析： ZigBee網(wǎng)絡(luò) MAC層為何沒有采用 RTS/CTS機制來避免隱終端和暴露終端問題？ 。 RTS閾值 每個站點自己決定； 當(dāng)幀長大于 RTS閾值時采用 RTS/CTS機制； RTS/CTS機制作用 —— 小結(jié) 在承載的數(shù)據(jù)包負荷較大的情況下，采用 RTS/CTS機制可以通過降低信道共享效率來獲得信道沖突避免效率的增益，進而得到較好的網(wǎng)絡(luò)吞吐量和媒體接入時延性能，表現(xiàn)出該機制對網(wǎng)絡(luò)性能正面的影響作用。 發(fā)送的數(shù)據(jù)包大小 P為 128字節(jié) 圖 3 網(wǎng)絡(luò)吞吐量性能（ P=512字節(jié)） 圖 4媒體接入時延性能（ P=512字節(jié)） 可見，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負載較小時，隨著網(wǎng)絡(luò)負載的增大，網(wǎng)絡(luò)的吞吐量不斷增加，但其增速明顯低于圖 1中同等負載下網(wǎng)絡(luò)的吞吐量的增速。值得注意的是，隨著網(wǎng)絡(luò)負載的繼續(xù)加大，網(wǎng)絡(luò)的吞吐量性能得到了一個很大的改善，在網(wǎng)絡(luò)負載為 110%時，吞吐量達到了最大值 。 發(fā)送的數(shù)據(jù)包大小 P為 512字節(jié) 圖 1 網(wǎng)絡(luò)吞吐量性能（ P=512字節(jié)） 圖 2媒體接入時延性能（ P=512字節(jié)） 圖 1和圖 2是當(dāng)發(fā)送的數(shù)據(jù)包大小 P為 512字節(jié)時，隨著網(wǎng)絡(luò)負載不斷變化得到的網(wǎng)絡(luò)吞吐量性能和媒體接入時延性能曲線。 這是RTS/CTS對網(wǎng)絡(luò)性能的正面影響作用 。 RTS/CTS機制作用？ RTS/CTS機制相比 ， 每發(fā)送一個數(shù)據(jù)幀都需要附加發(fā)送兩個控制幀 ， 并多等待 T_add間隔的時間 ， 如下式所示 。 RTS/CTS機制作用？ 1? 分別用 、 、 來表示上述三個方面的效率。 RTS/CTS機制作用？ 源 節(jié) 點目 的 節(jié) 點其 它 節(jié) 點R T SC T SD A T AA C KN A V ( R T S )N A V ( C T S )S I F S S I F S S I F S D I F S媒 體 接 入 延 遲信 道 接 入退 避 發(fā)送節(jié)點設(shè)備 MAC層的數(shù)據(jù)負載在成功地接入到無線信道的過程中，需要將該負載內(nèi)容封裝上 MAC包頭和 PHY包頭，并且要避免沖突以順利接入無線信道。 CTS A C B D E CTS 若媒體空閑，則目的站 B 就發(fā)送一個響應(yīng)控制幀， 叫做 允許發(fā)送 CTS (Clear To Send)，它包括這次 通信所需的持續(xù)時間（從 RTS 幀中將此持續(xù)時間 復(fù)制到 CTS 幀中）。如果退避計時器的時間減小到零時，就開始發(fā)送整個數(shù)據(jù)幀。 爭用窗口 (Content Window) =DIFS或者檢測發(fā)生了碰撞時，從 [0,CW)隨機取一個值，退避計數(shù)器的值為 Backoff Time= Random()*SlotTime；此后，每當(dāng)站點檢測到信道空閑時間 =DIFS時，啟動退避計數(shù)器； =DIFS，則凍結(jié)并記錄下退避計數(shù)器的當(dāng)前值，直到重新出現(xiàn) DIFS空閑期再回復(fù)退避計數(shù)器的運行； 爭用窗口 (Contention Window) 3. 當(dāng)退避計數(shù)器減至 0時，立即發(fā)送數(shù)據(jù)； CWmin、 CWmax以及發(fā)生碰撞的次數(shù)： 幀的第一次傳輸時， CW=CWmin； 每次不成功傳輸都會使 CW*2，直到增加至 CWmax； 當(dāng)進行一次成功傳輸后立即將 CW重設(shè)置為 CWmin. 爭用窗口 (Content Window) 爭用窗口 (Content Window) 站點每經(jīng)歷一個時隙的時間就檢測一次信道。 網(wǎng)絡(luò)分配向量 信道從忙態(tài)變?yōu)榭臻e時，任何一個站要發(fā)送數(shù)據(jù)幀時，不僅都必須等待一個 DIFS 的間隔，而且還要在爭用窗口 CW內(nèi)隨機選擇一個時隙或者計算隨機退避時間以便再次重新試圖接入到信道。 虛擬載波監(jiān)聽 這種效果 好像 是其他站都監(jiān)聽了信道。 若源站在規(guī)定時間內(nèi)沒有收到確認幀 ACK（由重傳計時器控制這段時間），就必須重傳此幀，直到收到確認為止，或者經(jīng)過若干次的重傳失敗后放棄發(fā)送。 CSMA/CA 協(xié)議的原理 這是考慮到可能有其他的站有高優(yōu)先級的幀要發(fā)送。 欲發(fā)送數(shù)據(jù)的站先檢測信道。 三種幀間間隔 時間 SIFS PIFS DIFS 媒體空閑 發(fā)送第 1 幀 SIFS PIFS 時間 NAV（媒體忙） DIFS 爭用窗口 發(fā)送下一 幀 推遲接入 等待重試時間 有幀要發(fā)送 源站 時間 目的站 ACK SIFS 其他站 有幀要發(fā)送 PIFS，即點協(xié)調(diào)功能幀間間隔，它比 SIFS 長，是為了在開始
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