【文章內(nèi)容簡介】 放入發(fā)送緩沖器。一個數(shù)據(jù)幀進(jìn)入緩沖器就意味著一個幀的生成。 設(shè)單位時間內(nèi)平均到達(dá)幀數(shù)為 λ，且滿足： ● λ不隨時間變化； ● 某一幀的到達(dá)不影響后續(xù)幀的到達(dá)； ● 任意小的時間段 Δt內(nèi)的到達(dá)幀要么為 1，要么為 0。 我們說網(wǎng)絡(luò)中（所有站）幀的到達(dá)服從泊松分布，即在時間（ 0， t）內(nèi)“到達(dá) k個幀”這一事件的概率記為 Pk（ t）為： Pk（ t） = [（ λt） k /k！ ]eλt （ 1） 據(jù)此可得幀到達(dá)時間間隔的概率密度函數(shù) p（ t）為： p（ t） = λeλt （ 2） 2021/6/14 移動通信重點實驗室 景小榮 21 MAC協(xié)議基礎(chǔ) 2 多址接入信道模型 三 ． 信道為理想無噪信道 我們假設(shè) 系統(tǒng)是理想 的且 信道中是沒有噪聲和干擾 的，這樣當(dāng)只有某一個站發(fā)送數(shù)據(jù)信息時，信號會無失真地到達(dá)各個站點，它的接收站一定能正確收到。在這種情況下， 傳輸出錯僅當(dāng)若干站同時發(fā)送信息（發(fā)生碰撞）時才可能出現(xiàn) 。 四 ． 傳輸碰撞的后果及處理 傳輸 碰撞 是兩個或兩個以上的站同時向信道中送出數(shù)據(jù)幀是發(fā)生的 。 無論兩個 （ 或多個 ） 數(shù)據(jù)幀在時間上全部重疊還是部分重疊 ， 這些相碰的 數(shù)據(jù)幀都會損壞 。 相互碰撞的幀損壞 （ 或傳輸錯誤 ） 之后 ， 發(fā)送站要按照某種規(guī)則將被損壞幀進(jìn)行 重新發(fā)送 。 2021/6/14 移動通信重點實驗室 景小榮 22 MAC協(xié)議基礎(chǔ) 3 多址接入?yún)f(xié)議的主要性能指標(biāo) 吞吐量（ S）、總業(yè)務(wù)量（ G）、平均傳輸延遲（ D）等。 一 . 吞吐量 S 吞吐量是單位時間內(nèi)在信道上成功傳送的信息量 ，其單位是 bit/s、Kbit/s或 Mbit/s。若在每一秒時間內(nèi)，成功傳送的幀數(shù)為 n，每幀長度為L比特，則吞吐量為 nL（ bit/s）。實用中為分析方便，吞吐量常用其理論上的最大值，也就是信道的傳輸速率 R（單位是 bit/s）來歸一化，用符號 S來表示 ，則 S = nL/R = nT （ T為每幀的傳輸時長 ），且 0 ≤ S ≤ 1 若系統(tǒng)中各站沒有數(shù)據(jù)幀的傳輸要求（信道空閑，總業(yè)務(wù)量 G = 0）或傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀都發(fā)生碰撞，單位時間內(nèi)成功傳輸?shù)膸瑪?shù) n等于零，則 S = 0 ； 若有足夠的幀要求傳輸，這些數(shù)據(jù)幀一個接一個地發(fā)送到信道中，既沒有發(fā)生碰撞，又沒有空閑的幀間隙，則 S = 1。 2021/6/14 移動通信重點實驗室 景小榮 23 MAC協(xié)議基礎(chǔ) 3 多址接入?yún)f(xié)議的主要性能指標(biāo) 系統(tǒng)的總業(yè)務(wù)量就是系統(tǒng)中所有站數(shù)據(jù)幀之傳輸要求的總和 。 定義為網(wǎng)絡(luò)信道上所有站在單位時間內(nèi)要求傳送的幀 （ 包括新生幀和出錯重傳幀 ） 的信息量總和 ， 其單位也是 bit/s、 Kbit/s或 Mbit/s。 總業(yè)務(wù)量也常用信道的信息傳輸速率 R來歸一化 ， 用符號 G表示 。 假設(shè)每一秒內(nèi)系統(tǒng)要求傳送的幀數(shù)為 λ（ λ為按泊松分布幀的到達(dá)率 ） ， 則用 R歸一化的總業(yè)務(wù)量 G為 G = λL/R = λT 盡管吞吐量 S不可能大于 1，但總業(yè)務(wù)量 G作為系統(tǒng)的傳輸要求，是可能大于 1的。當(dāng) G大于 1時，意味著系統(tǒng)內(nèi)總的傳輸要求超過了信道的傳輸能力（信道的信息傳輸速率 R）。 吞吐量（ S）、總業(yè)務(wù)量（ G）、平均傳輸延遲（ D）等。 二 . 總業(yè)務(wù)量 G 2021/6/14 移動通信重點實驗室 景小榮 24 MAC協(xié)議基礎(chǔ) 3 多址接入?yún)f(xié)議的主要性能指標(biāo) 某一個數(shù)據(jù)幀從進(jìn)入發(fā)送緩沖器到成功到達(dá)目的地的接收緩沖器所經(jīng)過的時間稱為該數(shù)據(jù)幀傳輸遲延 （ 包括該數(shù)據(jù)幀在發(fā)送緩沖器中的 等待時間 、 將數(shù)據(jù)幀按傳輸速率 R一位一位送入信道的 傳輸時間 、 與傳輸距離相關(guān)的信號 傳播時間 、 數(shù)據(jù)出錯后 重新傳輸?shù)臅r間 等 ） 。 平均傳輸遲延則是對所有數(shù)據(jù)幀的傳輸遲延求得的統(tǒng)計平均值 。 常用傳輸時間 T來歸一化 ， 用符號 D表示 。 吞吐量（ S）、總業(yè)務(wù)量（ G）、平均傳輸延遲（ D）等。 三 .平均傳輸遲延 D 只有當(dāng)數(shù)據(jù)幀在發(fā)送緩沖器中的等待時間為零、數(shù)據(jù)幀一次發(fā)送成功（沒有發(fā)生碰撞和誤碼）且忽略掉信號在媒體中的傳播時延的情況下， D = 1 。 如果系統(tǒng)的總業(yè)務(wù)量 G增大，則數(shù)據(jù)幀在發(fā)送緩沖器中的等待時間就會增長；總業(yè)務(wù)量 G的增大也會使系統(tǒng)內(nèi)總的發(fā)送企圖（試圖發(fā)送的數(shù)據(jù)幀）上升，會大大增加數(shù)據(jù)幀在信道中的碰撞機率，使數(shù)據(jù)幀出錯后重新傳輸?shù)臅r間增長。 2021/6/14 移動通信重點實驗室 景小榮 25 3 多址接入?yún)f(xié)議的主要性能指標(biāo) 四 .吞吐量特性（吞吐量 S與總業(yè)務(wù)量 G的關(guān)系） 當(dāng)總業(yè)務(wù)量大于等于信道傳輸速率 R（ G大于或等于 1）時，如果不發(fā)生碰撞且數(shù)據(jù)幀間間隔為零（理想情況），信道的利用率達(dá)到 100% ，此時吞吐量達(dá)最大值，S=1 。 吞吐量（ S） 理想特性 實際特性 0 1 總業(yè)務(wù)量（ G） 1 吞吐量－總業(yè)務(wù)量（ S－ G）特性 實際情況下， G較小時， S可隨著 G的增大而增大；當(dāng) G大到一定程度，不可避免的碰撞將使S減??；如果此時不加以控制，大量新幀和重傳幀的出現(xiàn)，會使得 G進(jìn)一步劇增，系統(tǒng)陷于癱瘓，即 S=0， D趨于無窮大。 當(dāng)總業(yè)務(wù)量小于信道傳輸速率 R（ G小于 1）時，由于不發(fā)生碰撞或碰撞較少，此時S大約等于 G。理想情況下（不發(fā)生碰撞）， S = G 。 2021/6/14 移動通信重點實驗室 景小榮 26 3 多址接入?yún)f(xié)議的主要性能指標(biāo) 五 .延遲特性（ 平均傳輸延遲 D與吞吐量 S的關(guān)系 ） 如果新的業(yè)務(wù)量不斷增加，在加上數(shù)據(jù)幀碰撞大量出現(xiàn)，將會使總業(yè)務(wù)量 G劇增。如控制不當(dāng)，不僅會導(dǎo)致 S銳減，還會導(dǎo)致平均傳輸遲延 D急劇上升。 平均傳輸延遲－吞吐量（ D－ S）特性 隨著吞吐量 S的增大，發(fā)送等待時間上升，數(shù)據(jù)幀在信道中的碰撞使得重傳幀增加，重傳時間增大，導(dǎo)致平均傳輸遲延增大。 正常情況下，總業(yè)務(wù)量 G較小，吞吐量 S也較小時，發(fā)送等待時間小，數(shù)據(jù)幀在信道中的碰撞也很少，此時的平均傳輸遲延 D也??； 平均傳輸延遲（ D） 延遲特性 0 1 吞吐量（ S） 1 2021/6/14 移動通信重點實驗室 景小榮 27 典型的時分多址接入 MAC協(xié)議與性能 多址接入 MAC協(xié)議的分類 時分多址接入?yún)f(xié)議 同步時分多址接入?yún)f(xié)議 異步時分多址接入?yún)f(xié)議 隨機競爭方式 …… 固定分配方式 按需分配方式 …… TDMA ALOHA CSMA Polling Token BitMap 時間分割多址接入 MAC協(xié)議的劃分 隨機競爭方式 MAC協(xié)議使用廣播信道 ， 連接在廣播信道上的任一站點在需要發(fā)送信息時 ，要以某種方式競爭信道的使用權(quán) ， 一旦得到使用權(quán)便將信息（ 數(shù)據(jù)幀 ） 發(fā)送出去 。 所有站點都能收到這一信息 ， 如果某站發(fā)現(xiàn)該信息是發(fā)給自己的 ，便存貯并處理 ， 否則丟棄 。 這種隨機競爭方式的典型協(xié)議有ALOHA協(xié)議 、 CSMA協(xié)議等 。