計算機通信網(wǎng)》第4章mac子層-全文預覽
【正文】 所有這些問題由 MAC子層協(xié)議解決 ? 介質(zhì)訪問子層（ medium access control） ★ 7 共享介質(zhì)的信道分配 ? 靜態(tài)分配（無競爭） ? 頻分多路復用 FDM（頻分，各站使用獨立頻段） ? 需要考慮頻段間隔，以免相互干擾 ? 時分多路復用 TDM（時分，各站使用獨立時間段） ? 需要考慮時間段（時隙）獨立，以免干擾 ? 靜態(tài)分配方式簡單可靠，但延時較大，信道利用率低，不適應突發(fā)的數(shù)據(jù)傳送和用戶數(shù)量變化的情況 ★ 8 共享介質(zhì)的信道分配 ★ ? 動態(tài)分配 ? 動態(tài)分配需要考慮的要素 ? 如何發(fā)送 ? 任意，想發(fā)就發(fā) ? 發(fā)送前是否偵聽載波：盲目 或 等待信道空閑 ? 得到許可再發(fā)送 ? 如何接收 ? 地址識別 ? 是否檢測沖突 ? 沖突怎樣解決 ? 不使沖突出現(xiàn) ? 減少沖突 ? 減少沖突影響 STOP NO YES Collision 9 共享介質(zhì)的信道分配 ? 動態(tài)分配 ? 不固定為每個站點分配信道 ? 需要時才分配 ? 空閑時可由其它站點使用 ? 動態(tài)分配的方式很多 ? 集中仲裁的動態(tài)分配（需要管理站） ? 向管理站預約：需要時申請，許可后發(fā)送數(shù)據(jù)（舉手的方式） ? 申請時可能沖突，許可后發(fā)送無沖突 ? 由管理站輪詢 (點名的方式 ) ? 單播輪詢方式：依次詢問每個站，有數(shù)據(jù)發(fā)的站點發(fā)送，無沖突 ? 組播或廣播輪詢：可能有沖突 ? 分布仲裁的動態(tài)分配（無需管理站） ? 允許競爭存在，盡量避免或減少沖突 ? 減少沖突的措施：發(fā)前偵聽信道，檢測沖突，沖突后隨機后退等 ? 令牌控制信道的使用 ? 只有得到令牌的站，才能發(fā)送數(shù)據(jù)（無沖突方式） ★ 10 另一種動態(tài)分配方式的分類 ? 競爭信道 ? 節(jié)點無序搶占信道 ? 允許沖突存在 ? 有序訪問 ? 控制節(jié)點訪問信道次序 ? 無沖突 ? 有限競爭 ? 結(jié)合競爭方式和無沖突方式 ? 輕負載時，使用競爭方式 ? 重負載時，使用無沖突方式 11 本章重點－隨機競爭算法 ? 算法優(yōu)點 ? 信道利用率高 ? 其它站點不發(fā)送時，可占用更多的信道資源 ? 聯(lián)網(wǎng)方式簡單 ? 不需要進行信道劃分 ? 站點數(shù)可變 ? 通信方式簡單 ? 發(fā)，或者不發(fā) (不存在子信道帶來的問題 ) ? 適合于計算機間的組網(wǎng)通信 ? 通信的對象可變 ? 通信的數(shù)據(jù)量可變，通信能力強 ? 站點可自由上下網(wǎng) ? 最大問題 ? 如何最大限度避免出現(xiàn)發(fā)送沖突 12 典型的多路訪問協(xié)議 ? 有競爭的多路訪問協(xié)議 ? 純 ALOHA協(xié)議 ? 各站想發(fā)就發(fā)，碰撞隨時可能發(fā)生 ? 時槽 ALOHA協(xié)議 ? 規(guī)定統(tǒng)一發(fā)送時刻，碰撞時幀完全重疊 ? CSMA協(xié)議 ? 發(fā)前偵聽信道，忙則隨機后退 ? 有三種策略： 0堅持、 1堅持和 P堅持 ? CSMA/CD ? 發(fā)前偵聽信道，發(fā)送時同時檢測信道 ? 檢測到?jīng)_突立即停發(fā)，釋放信道 ? CSMA/CA： WLAN的 MAC協(xié)議 發(fā)前不聽不看， 沖突嚴重 雖發(fā)前偵聽信道，但沖突一旦發(fā)生不能立即停下，資源浪費 沖突立即釋放信道，提高信道利用率 13 信道競爭模型 ? 競爭模型 ? N個獨立工作的站點，隨機地發(fā)送數(shù)據(jù)幀 ? 進入信道的幀的速率是一個隨機過程 (設均值為 G) ? 某個幀成功傳輸?shù)臈l件 (無論誰接收、不考慮誤碼 ): 沒有與其它幀在時間上有重疊 進入信道 (幀速率 G) 成功傳輸出信道 （吞吐率 S） 沖突的幀 （消失在信道上 ) S：歸一化吞吐率 S=吞吐量 /信道容量 G：歸一化幀速率 G=幀速率 /信道容量 顯然： S≤G 14 信道競爭模型 ? 幀速率的概率分布 ? 在任意的一個時間段 T(幀長度 )內(nèi)，生成 k個幀的概率服從泊松分布 ? 其中 G為平均幀速率 ()!kGTGePkk??典型值： T內(nèi)生成 0幀的概率為 pT(0)=eG T內(nèi)生成 1幀的概率為 pT(1)=GeG 2T內(nèi)生成 0幀的概率為 p2T(0)=e2G 15 信道競爭模型 ? 背景知識：泊松 (Poisson)分布 ? 無窮多個獨立工作站點隨機生成 (發(fā)送 )幀的概率分布 ? 設有一小的時間間隔 dt，若 ? 在 dt內(nèi)生成一幀的概率為 λdt(λdt1),且獨立于其它時間間隔 ? 當 dt足夠小時，生成多于 1幀的概率可忽略不計 ? 在各不重疊的時間間隔，生成的幀數(shù)是獨立的隨機變量 ? 概率結(jié)構與時間位置無關 ? 則可推出在 t時間內(nèi)生成 n個幀的概率為 ? 均值為 ? 方差為 ()( , )!nttep n t n?? ??E( ( , ))p n t t??( ( , ) )D p n t t??λ為幀的平均生成速率 (研究表明：當站點數(shù)超過 20個時 ,其生成幀的概率分布已非常接近泊松分布） 16 信道競爭模型 ? 競爭模型的性能特性： ? 吞吐率 S與幀速率 G的關系： S=GP0（ P0成功傳輸概率） ? 幀的數(shù)量少－沖突概率?。瓊鬏敵晒β矢撸掏侣矢? ? 幀的數(shù)量多－沖突概率大－傳輸成功率低－吞吐率低 幀速率小 幀速率適中 幀速率過大 G(幀速率 ) S(吞吐率 ) G小 G適中 G過大 G小：吞吐率隨幀速率的增加而增加 (成功傳輸?shù)膸龆?) G過大：吞吐率隨幀速率的增加反而下降(更多的沖突 ) 理想情況 1 1 17 ALOHA ? Pure A
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