計算機通信網(wǎng)第4章mac子層-文庫吧資料
2025-05-18 22:19本頁面
【正文】 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(fù)載時，使用競爭方式 ? 重負(fù)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(yán)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(shè)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(shè)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(dāng) 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(gòu)與時間位置無關(guān) ? 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(dāng)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(guān)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 ALOHA ? 工作原理 ? 節(jié)點只要有數(shù)據(jù)就可以直接占用信道，啟動發(fā)送 ? 不考慮與別的站點是否沖突的無序競爭， “ 想發(fā)就發(fā) ” ? 可以預(yù)測 ? 幀速率較大時，沖突會急劇上升 ? 只能工作在幀速率較小的場合 ? 何種幀速率適合 Pure ALOHA ? Pure ALOHA所能達到的吞吐率 70年代，夏威夷大學(xué)為了用無線電將分散在各個島嶼的計算機連接起來，Norman Abramson等人設(shè)計了一種巧妙地解決信道分配問題的新算法，稱為ALOHA（ or pure ALOHA)。 該協(xié)議開創(chuàng)了通信介質(zhì)共享領(lǐng)域的新時代 18 Pure ALOHA 的性能 ? 為簡單起見，假定所有站點發(fā)送的幀是等長的，占用信道的時間為 T ? 設(shè)某個站點在 t時刻發(fā)送一個幀，該幀成功發(fā)送的條件是： ? 在 tT~t+T的 2T間隔內(nèi)沒有其它站點發(fā)送 (如圖所示 ) ? 即成功發(fā)送概率 P0(根據(jù)幀速率的泊松分布 )為 ? P0=P{2T內(nèi)無幀產(chǎn)生 }=e2G ? 由 S=GP0，可得 Pure ALOHA的吞吐率 ? S=Ge2G 站 1 站 2 … t t+T t T 站 N 19 Pure ALOHA 性能曲線 ? 性能描述 ? 當(dāng)幀速率 G小于信道容量的 50%時，發(fā)送幀產(chǎn)生的沖突較少，吞吐率隨幀速率而增加 ? 當(dāng)幀速率 G大于信道容量的 50%后，發(fā)送幀產(chǎn)生的沖突急劇上升，吞吐率下降 ? Pure ALOHA的最佳性能出現(xiàn)在 G=，S=1/2e=（吞吐率為信道容量的 %) ? 信道利用率 (吞吐率 )低的原因是站點的無序競爭 00 1 2 3幀速率G吞吐率SS=Ge2G 理想吞吐率 20 Slot ALOHA ? 針對 Pure ALOH
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