無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)ppt課件-wenkub.com
2025-01-14 17:58 本頁(yè)面
【正文】 然而，在數(shù)據(jù)包較小的情況下，采用 RTS/CTS機(jī)制，盡管可以提高數(shù)據(jù)包沖突避免的效率，但卻會(huì)造成信道共享效率的急速下降，最終反而會(huì)導(dǎo)致信道利用率的惡化， RTS/CTS機(jī)制對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的負(fù)面影響作用就凸現(xiàn)出來(lái)了。并且，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載大于 53%時(shí)，采用 RTS/CTS機(jī)制進(jìn)行數(shù)據(jù)包的傳輸將會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)吞吐量性能與不采用該機(jī)制時(shí)有了較大程度的惡化，如圖 3所示。 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(shí)延性能（ P=512字節(jié)） 可見，當(dāng) P為 512字節(jié)時(shí)，采用 RTS/CTS機(jī)制，能夠起到改善網(wǎng)絡(luò)吞吐量性能的作用，主要原因是該機(jī)制可以對(duì)無(wú)線媒質(zhì)接入進(jìn)行預(yù)留，避免了數(shù)據(jù)包的碰撞以及重傳，從而提高了沖突避免的效率，減少了信道接入延時(shí)，如圖 2所示。 數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)可達(dá)到 2300字節(jié) 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(shí)延性能（ P=512字節(jié)） 從圖 1中可以看出，① 在不采用 RTS/CTS機(jī)制的條件下，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較小時(shí)，網(wǎng)絡(luò)的吞吐量基本上同網(wǎng)絡(luò)負(fù)載相同，在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載為 60%時(shí)吞吐量達(dá)到最大值。 RTS/CTS機(jī)制作用 —— 負(fù)面 同時(shí) ， 如果數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度較小時(shí)也采用了 RTS/CTS機(jī)制 ， 將導(dǎo)致產(chǎn)生與數(shù)據(jù)負(fù)荷相比不可忽視的控制負(fù)荷 ， 導(dǎo)致吞吐量的下降 。 其中 ， 對(duì)于 IEEE ， C可取 1Mbps， RTS/CTS幀大小分別為 20字節(jié)和 14字節(jié) 。 其中， 為成幀效率， 為沖突避免效率， 為信道共享效率。而真正在無(wú)線信道上傳輸?shù)膸粌H僅有成功接入信道的數(shù)據(jù)幀，還有各種管理和控制幀。 A 收到 CTS 幀后就可發(fā)送其數(shù)據(jù)幀。 退避計(jì)時(shí)器 (backoff timer) 圖例 凍結(jié)剩余的退避時(shí)間 幀 幀 幀 幀 幀 DIFS DIFS DIFS DIFS 爭(zhēng)用窗口 爭(zhēng)用窗口 爭(zhēng)用窗口 爭(zhēng)用窗口 退避 退避 退避 退避 A B C D E t t t t t 凍結(jié) 凍結(jié) 凍結(jié) 凍結(jié) 凍結(jié) 的退避機(jī)制 長(zhǎng)包重傳次數(shù)： 4次 短包重傳次數(shù)： 7次 A 的 作用 范圍 B 的 作用 范圍 對(duì)信道進(jìn)行預(yù)約 允許要發(fā)送數(shù)據(jù)的站對(duì)信道進(jìn)行預(yù)約。這可能發(fā)生兩種情況。 在信道從忙態(tài)轉(zhuǎn)為空閑時(shí)，各站就要執(zhí)行退避算法。 所謂“源站的通知”就是源站在其 MAC 幀首部中的第二個(gè)字段“持續(xù)時(shí)間”中填入了在本幀結(jié)束后還要占用信道多少時(shí)間（以微秒為單位），包括目的站發(fā)送確認(rèn)幀所需的時(shí)間。 假定沒有高優(yōu)先級(jí)幀要發(fā)送 虛擬載波監(jiān)聽 (Virtual Carrier Sense)的機(jī)制是讓源站將它要占用信道的時(shí)間（包括目的站發(fā)回確認(rèn)幀所需的時(shí)間）通知給所有其他站，以便使其他所有站在這一段時(shí)間都停止發(fā)送數(shù)據(jù)。 如有，就要讓高優(yōu)先級(jí)幀先發(fā)送。在 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了在物理層的空中接口進(jìn)行物理層的載波監(jiān)聽。 PIFS 的長(zhǎng)度是 SIFS 加一個(gè)時(shí)隙 (slot)長(zhǎng)度。 幀間間隔 IFS 三種幀間間隔 時(shí)間 SIFS PIFS DIFS 媒體空閑 發(fā)送第 1 幀 SIFS PIFS 時(shí)間 NAV（媒體忙） DIFS 爭(zhēng)用窗口 發(fā)送下一 幀 推遲接入 等待重試時(shí)間 有幀要發(fā)送 源站 時(shí)間 目的站 ACK SIFS 其他站 有幀要發(fā)送 SIFS，即短 (Short)幀間間隔，是最短的幀間間隔，用來(lái)分隔開屬于一次對(duì)話的各幀。 。 MAC 層 無(wú)爭(zhēng)用服務(wù) 爭(zhēng)用服務(wù) 分布協(xié)調(diào)功能 DCF (Distributed Coordination Function) (CSMA/CA) 點(diǎn)協(xié)調(diào)功能 PCF (Point Coordination Function) 物理層 DCF 子層在每一個(gè)結(jié)點(diǎn)使用 CSMA 機(jī)制的分布式接入算法，讓各個(gè)站通過(guò)爭(zhēng)用信道來(lái)獲取發(fā)送權(quán)。 改進(jìn)的辦法是把 CSMA 增加一個(gè) 碰撞避免 (Collision Avoidance)功能。 節(jié)點(diǎn) A、 B、 C都工作在同一個(gè)信道上，當(dāng)節(jié)點(diǎn) A向節(jié)點(diǎn) B發(fā)送分組時(shí)，節(jié)點(diǎn) C偵聽到節(jié)點(diǎn) B在發(fā)送數(shù)據(jù)，所以推遲發(fā)送分組，而這種推遲是毫無(wú)必要的，因?yàn)楣?jié)點(diǎn) C向節(jié)點(diǎn) D發(fā)送分組和節(jié)點(diǎn) B向節(jié)點(diǎn) A發(fā)送分組并不沖突。 隱終端問題會(huì)大大降低信道的利用率。 無(wú)線局域網(wǎng)的特殊問題 當(dāng) A 和 C 檢測(cè)不到無(wú)線信號(hào)時(shí)，都以為 B 是空閑的， 因而都向 B 發(fā)送數(shù)據(jù)，結(jié)果發(fā)生碰撞。 使用網(wǎng)橋或交換機(jī)將 LAN分成兩個(gè)或更多個(gè)沖突域?qū)⑹菢O其有益的。此時(shí)，網(wǎng)絡(luò)的吞吐量將急劇下降，信道容量的大部分被 CSMA/CD算法耗費(fèi)掉，只有極小部分用于傳送有用的數(shù)據(jù)。 即在一個(gè) 10 Mbps 的網(wǎng)絡(luò)上可獲得將近 10 Mbps 的吞吐量。每個(gè)正在發(fā)送數(shù)據(jù)的站點(diǎn)都繼續(xù)監(jiān)聽自己的發(fā)送過(guò)程。 1EEE MAC協(xié)議 10Mbps實(shí)現(xiàn)方案的參數(shù)值如下： 參數(shù) 數(shù)值 Slot Time（時(shí)間片） 512比特時(shí)間 attempt limit（嘗試極限） 16 Back off limit（退避極限） 10 Jam size（人為干擾長(zhǎng)） 32比特 max Frame size（最大幀長(zhǎng)） 1518字節(jié) min Frame size（最小幀長(zhǎng)） 512字節(jié) CSMA/CD執(zhí)行過(guò)程 工作原理：監(jiān)聽到信道空閑 , 就立即發(fā)送數(shù)據(jù)，且邊發(fā)送邊監(jiān)聽 (2τ時(shí)間內(nèi) ), 若監(jiān)聽到?jīng)_突，沖突方立即停止發(fā)送，并發(fā)送 Jam干擾信號(hào)串強(qiáng)化沖突，通知 全網(wǎng) 站點(diǎn) ，使信道很快空閑，從而提高效率。 檢測(cè)到?jīng)_突后， 退避 等待的隨機(jī)時(shí)間＝ ？ n的范圍是 0至 1023（ K=10時(shí)）。也即站點(diǎn)開始發(fā)送后最多經(jīng) 2τ時(shí)間就能確認(rèn)傳輸是否成功。 ? 當(dāng)一個(gè)傳輸結(jié)點(diǎn)識(shí)別出一個(gè)沖突，它就發(fā)送一個(gè)擁塞信號(hào)，這個(gè)信號(hào)使得沖突的時(shí)間足夠長(zhǎng)，讓其他的結(jié)點(diǎn)都有能發(fā)現(xiàn)。 ? 如果信道閑，站點(diǎn)就傳輸數(shù)據(jù)。 (p=1時(shí)，即為 1堅(jiān)持） p堅(jiān)持的主要問題是如何確定一個(gè)合適的 p 值。一旦信道空閑就發(fā)送。 若 p 過(guò)大，使 Np 1，表明有多個(gè)站試圖發(fā)送，沖突不可避免，所以應(yīng)使 Np 1 ； 若 p 過(guò)小，信道利用率會(huì)大大降低。 優(yōu)點(diǎn)：只要信道空閑，數(shù)據(jù)就立即得到發(fā)送； 缺點(diǎn)：若有兩個(gè)或兩個(gè)以上的站點(diǎn)等發(fā)送，沖突就不可避免。 最大吞吐率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)純 ALOHA和時(shí)隙 ALOHA C
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