通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)ppt課件-資料下載頁
2025-05-03 18:37本頁面
【正文】 71n 前面討論的 CSMA 協(xié)議由于在發(fā)送之前進(jìn)行載波監(jiān)聽，所以減少了沖突的機(jī)會。但由于傳播時延的存在，沖突還是不可避免的。只要發(fā)生沖突，信道就被浪費(fèi)一段時間。n CSMA/CD比 CSMA又增加了一個功能，這就是邊發(fā)送邊監(jiān)聽。只要監(jiān)聽到信道上發(fā)生了沖突，則沖突的節(jié)點(diǎn)就必須停止發(fā)送。這樣，信道就很快空閑下來，因而提高了信道的利用率。這種邊發(fā)送邊監(jiān)聽的功能稱為 沖突檢測 。CSMA/CD72n CSMA/CD 的工作過程如下：當(dāng)一個節(jié)點(diǎn)有分組到達(dá)時，它首先偵聽信道，看信道是否空閑。如果信道空閑，則立即發(fā)送分組；如果信道忙，則連續(xù)偵聽信道，直至信道空閑后立即發(fā)送分組。該節(jié)點(diǎn)在發(fā)送分組的同時，監(jiān)測信道 δ秒，以便確定本節(jié)點(diǎn)的分組是否與其它節(jié)點(diǎn)發(fā)生碰撞。n 如果沒有發(fā)生碰撞，則該節(jié)點(diǎn)會無沖突地占用該總線，直至傳輸結(jié)束。如果發(fā)生碰撞，則該節(jié)點(diǎn)停止發(fā)送，隨機(jī)時延一段時間后重復(fù)上述過程。（在實際應(yīng)用時，發(fā)送節(jié)點(diǎn)在檢測到碰撞以后，還要產(chǎn)生一個阻塞信號來阻塞信道，以防止其它節(jié)點(diǎn)沒有檢測到碰撞而繼續(xù)傳輸。）CSMA/CD73n 總的來說， CSMA/CD 接入?yún)f(xié)議比 CSMA 多址接入?yún)f(xié)議的控制規(guī)則增加了如下三點(diǎn)：n “邊發(fā)邊聽 ”n “強(qiáng)化干擾 ”n “碰撞檢測窗口 ”CSMA/CD74n 任一發(fā)送節(jié)點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)幀期間要保持偵聽信道的碰撞情況。一旦檢測到碰撞發(fā)生，應(yīng)立即中止發(fā)送，而不管目前正在發(fā)送的幀是否發(fā)完。n 保證盡快確知碰撞發(fā)生和盡早關(guān)閉碰撞發(fā)生后的無用發(fā)送，這有利于提高信道利用率邊發(fā)邊聽75n 發(fā)送節(jié)點(diǎn)在檢測到碰撞并停止發(fā)送后，立即改為發(fā)送一小段 “ 強(qiáng)化干擾信號 ” ，以增強(qiáng)碰撞檢測效果。n 可以提高網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)對于碰撞檢測的可信度，保證了分布式控制的一致性強(qiáng)化干擾76n 任一發(fā)送節(jié)點(diǎn)若能完整的發(fā)完一個數(shù)據(jù)幀，則停頓一段時間（兩倍的最大傳播時延）并監(jiān)聽信道情況。若在此期間未發(fā)生碰撞，則可認(rèn)為該數(shù)據(jù)幀已經(jīng)發(fā)送成功。此時間區(qū)間稱為 “碰撞檢測窗口 ”。n 有利于提高一個數(shù)據(jù)幀發(fā)送成功的可信度。如果接收節(jié)點(diǎn)在此窗口內(nèi)發(fā)送應(yīng)答幀（ ACK 或 NAK）的話，則可保證應(yīng)答傳輸成功。碰撞檢測窗口77n 為了簡化分析，首先假定一個局域網(wǎng)（ LAN）工作在時隙狀態(tài)下，以每個分組傳輸?shù)慕Y(jié)束時刻作為參考點(diǎn)，將空閑信道分為若干個微時隙，用分組長度進(jìn)行歸一化的微時隙的寬度為 β。所有節(jié)點(diǎn)都同步在微時隙的開始點(diǎn)進(jìn)行傳輸。如果在一個微時隙開始點(diǎn)有分組發(fā)送，則經(jīng)過一個微時隙后，所有節(jié)點(diǎn)都檢測到在該微時隙上是否發(fā)生碰撞。如果發(fā)生了碰撞，則立即停止發(fā)送。 CSMA/CD 協(xié)議的性能78n 這里仍然用馬爾可夫鏈的方法分析。分析的方法與時隙 CSMA 協(xié)議相同。設(shè)網(wǎng)絡(luò)中有無窮多個節(jié)點(diǎn)，每一個空閑時隙結(jié)束時的等待重傳的分組數(shù)為 n ，每個等待重傳的節(jié)點(diǎn)在每一個空閑時隙后發(fā)送的概率為 qr。 CSMA/CD 協(xié)議的性能79CSMA/CD 協(xié)議的性能n 在一個空閑時隙發(fā)送分組的節(jié)點(diǎn)數(shù)為 g(n)=λβ+qr nn 在一個空閑時隙后可能有三種情況：n 仍為空閑時隙n 一個成功傳輸（歸一化的分組長度為 1 ）n 一個碰撞傳輸n 它們所對應(yīng)的到達(dá)下一個空閑時隙結(jié)束時刻的區(qū)間長度分別為 β， 1+β 和 2βn 因此，兩個狀態(tài)轉(zhuǎn)移時刻的平均間隔為80CSMA/CD 協(xié)議的性能n 定義在一個狀態(tài)轉(zhuǎn)移區(qū)間內(nèi)， n 的變化量為Dn=λE{狀 態(tài)轉(zhuǎn) 移 時 刻的 間 隔 } – Psucc 其中， Psucc=g(n) e g(n)n 要使 Dn0，有n 上式右 邊為 分 組 離開系 統(tǒng) 的概率，最大 值為 1/(1+)， 對應(yīng) 的 g(n)=。n 因此，如果 CSMA/CD是 穩(wěn) 定的， 則 系 統(tǒng)穩(wěn) 定的分 組 達(dá)到率應(yīng) 小于 1/(1+)。81有碰撞避免的載波偵聽型多址協(xié)議（ CSMA/CA）82 n CSMA/CA 是有沖突避免（ Collision Avoidance）的載波偵聽型多址接入?yún)f(xié)議。它是對 CSMA 的另一種改進(jìn)方法。n 通常在無線系統(tǒng)中，一臺無線設(shè)備不能在相同的頻率（信道）上同時進(jìn)行接收和發(fā)送，因而不能采用碰撞檢測技術(shù)，只能通過沖突避免的方法來減少沖突的可能性。n 在 （ WLAN）的標(biāo)準(zhǔn)中，就采用了 CSMA/CA協(xié)議。它不僅支持全連通的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌瑫r支持部分連通的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。CSMA/CA83CSMA/CA的工作過程n 一個節(jié)點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)幀之前先對信道進(jìn)行預(yù)約。n 假定 A要向 B發(fā)送數(shù)據(jù)幀，發(fā)送節(jié)點(diǎn) A先發(fā)送一個請求發(fā)送幀 RTS來預(yù)約信道，所有收到 RTS的節(jié)點(diǎn)將暫緩發(fā)送。n 真正的接收節(jié)點(diǎn) B在收到 RTS后，發(fā)送一個允許發(fā)送的應(yīng)答幀 CTS。n 在 RTS和 CTS中均包括要發(fā)送分組的長度，因此各節(jié)點(diǎn)可以計算出相應(yīng)的退避時間，稱為 NAV (Network Allocation Vector)。n CTS的作用：n 表明接收節(jié)點(diǎn) B可以接收發(fā)送節(jié)點(diǎn) A的幀n 禁止 B的鄰節(jié)點(diǎn)發(fā)送，從而避免了 B的鄰節(jié)點(diǎn)的發(fā)送對 A到 B的數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊憽?4CSMA/CA的接入算法n 發(fā)送幀的節(jié)點(diǎn)先偵聽信道。若發(fā)現(xiàn)信道空閑，則繼續(xù)偵聽一段時間 IFS，若信道仍為空閑，則立即發(fā)送數(shù)據(jù)。n 若發(fā)現(xiàn)信道忙，則繼續(xù)監(jiān)聽信道，直到信道變?yōu)榭臻e。n 一旦信道變?yōu)榭臻e，此節(jié)點(diǎn)延時另一個時間 IFS。若信道在時間 IFS內(nèi)仍為空閑，則按二進(jìn)制指數(shù)退避算法延時一段時間。只有在退避期間信道一直保持空閑，該節(jié)點(diǎn)才能發(fā)送數(shù)據(jù)。85三種幀間間隔 IFSn SIFS：短幀幀間間隔，典型數(shù)值 10us。n PIFS：點(diǎn)協(xié)調(diào)功能中的幀間間隔，較長n DIFS：分布協(xié)調(diào)功能中的幀間間隔，最長，典型數(shù)值 50us。
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