第十講 數(shù)據(jù)鏈路層之三：媒體訪問(wèn)控制和802.3ppt課件

1、媒體訪問(wèn)控制協(xié)議：媒體訪問(wèn)控制協(xié)議：為每個(gè)連接分配一個(gè)為每個(gè)連接分配一個(gè)專(zhuān)用規(guī)定的傳輸容量專(zhuān)用規(guī)定的傳輸容量。動(dòng)態(tài)分配每個(gè)連接的動(dòng)態(tài)分配每個(gè)連接的傳輸量，或多或少地傳輸量，或多或少地響應(yīng)即時(shí)需要。響應(yīng)即時(shí)需要。異步異步一、媒體訪問(wèn)控制一、媒體訪問(wèn)控制1. 概述概述 訪問(wèn)控制技術(shù)訪問(wèn)控制技術(shù)將傳輸媒體的帶寬有效地分配給將傳輸媒體的帶寬有效地分配給網(wǎng)上各站點(diǎn)用戶(hù)的方法。網(wǎng)上各站點(diǎn)用戶(hù)的方法。同步同步指定某個(gè)控制器擁指定某個(gè)控制器擁有控制網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)的有控制網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)的權(quán)利。權(quán)利。集中方式集中方式由各個(gè)站共同完成媒由各個(gè)站共同完成媒體訪問(wèn)控制功能，動(dòng)體訪問(wèn)控制功能，動(dòng)態(tài)地確定站的發(fā)送順態(tài)地確定站的發(fā)送順序

2、。序。 能提供優(yōu)先權(quán)等其他功能能提供優(yōu)先權(quán)等其他功能 每個(gè)站的邏輯相對(duì)簡(jiǎn)單每個(gè)站的邏輯相對(duì)簡(jiǎn)單 避免協(xié)調(diào)問(wèn)題避免協(xié)調(diào)問(wèn)題 訪問(wèn)控制方式訪問(wèn)控制方式分布方式分布方式 單點(diǎn)故障會(huì)影響全網(wǎng)單點(diǎn)故障會(huì)影響全網(wǎng) 易形成瓶頸易形成瓶頸 降低效率降低效率 增加傳播延遲增加傳播延遲2. ALOHA協(xié)議協(xié)議用戶(hù)節(jié)點(diǎn)通過(guò)一公用頻帶采用隨機(jī)方式與中心節(jié)點(diǎn)相連；用戶(hù)節(jié)點(diǎn)通過(guò)一公用頻帶采用隨機(jī)方式與中心節(jié)點(diǎn)相連；中心節(jié)點(diǎn)則用另一專(zhuān)用頻帶采用廣播方式向用戶(hù)節(jié)點(diǎn)傳播信息；中心節(jié)點(diǎn)則用另一專(zhuān)用頻帶采用廣播方式向用戶(hù)節(jié)點(diǎn)傳播信息；多個(gè)用戶(hù)以某多個(gè)用戶(hù)以某種可能導(dǎo)致沖種可能導(dǎo)致沖突的方式共享突的方式共享公用信道的系公用信道的系統(tǒng)

3、。統(tǒng)。競(jìng)爭(zhēng)系統(tǒng)競(jìng)爭(zhēng)系統(tǒng) 純純ALOHA“不按時(shí)間片不按時(shí)間片- 不監(jiān)聽(tīng)不監(jiān)聽(tīng)-隨機(jī)重發(fā)隨機(jī)重發(fā)”timeABCD訪問(wèn)方式：訪問(wèn)方式：“發(fā)送發(fā)送沖突沖突再發(fā)送再發(fā)送”t0t0+tt0+2tt0+3ttime與陰影幀的頭部沖突 與陰影幀的尾部沖突 t沖突危險(xiǎn)區(qū)沖突危險(xiǎn)區(qū)信道效率：所有發(fā)送幀中有多少可避開(kāi)碰撞而正確到達(dá)。信道效率：所有發(fā)送幀中有多少可避開(kāi)碰撞而正確到達(dá)。幀時(shí)：發(fā)送一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度的幀所需時(shí)間。幀時(shí)：發(fā)送一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度的幀所需時(shí)間。每幀時(shí)內(nèi)產(chǎn)生每幀時(shí)內(nèi)產(chǎn)生K次傳輸次傳輸(包括新幀和重傳幀包括新幀和重傳幀)的概率也的概率也服從泊松分布，平均值為服從泊松分布，平均值為G幀幀/幀時(shí)。顯然幀時(shí)。顯然

4、GS。if S1， then用戶(hù)產(chǎn)生幀的速度用戶(hù)產(chǎn)生幀的速度信道的處理能力信道的處理能力性能性能輕負(fù)載下，沖突較少，故重傳很少，輕負(fù)載下，沖突較少，故重傳很少，G S重負(fù)載下，沖突較多，故重傳亦多，重負(fù)載下，沖突較多，故重傳亦多，G S假設(shè)：有無(wú)限多個(gè)用戶(hù)按泊松分布產(chǎn)生新幀，平均假設(shè)：有無(wú)限多個(gè)用戶(hù)按泊松分布產(chǎn)生新幀，平均S幀幀/幀時(shí)。幀時(shí)。故故 0S1假設(shè)：假設(shè)：在一幀時(shí)內(nèi)產(chǎn)生在一幀時(shí)內(nèi)產(chǎn)生K幀的概率：幀的概率：PrK = GK*e-G/K! 在一幀時(shí)內(nèi)產(chǎn)生在一幀時(shí)內(nèi)產(chǎn)生0幀的概率：幀的概率：Pr0 = e-G 在二幀時(shí)內(nèi)產(chǎn)生在二幀時(shí)內(nèi)產(chǎn)生K幀的概率：幀的概率：PrK = (2G)K*e-2

5、G/K! 在二幀時(shí)內(nèi)產(chǎn)生在二幀時(shí)內(nèi)產(chǎn)生0幀的概率：幀的概率：Pr0 = e-2G 設(shè)：成功發(fā)送的概論為設(shè)：成功發(fā)送的概論為P0，則吞吐率，則吞吐率S S = G P0S = G P0 = Ge-2G 能夠期待的信道利用率最多為能夠期待的信道利用率最多為18% Smax = 0.5e-2*0.5 = 1/(2e) 0.184各用戶(hù)節(jié)點(diǎn)只能在下一時(shí)間片的起始時(shí)刻開(kāi)始發(fā)送信息。各用戶(hù)節(jié)點(diǎn)只能在下一時(shí)間片的起始時(shí)刻開(kāi)始發(fā)送信息。關(guān)鍵：所有用戶(hù)必須同步。關(guān)鍵：所有用戶(hù)必須同步。P0 = e-G 分槽分槽ALOHA時(shí)間片長(zhǎng)度時(shí)間片長(zhǎng)度1幀時(shí)幀時(shí)性能性能Smax = 1/e 0.368 S = G P0 =

6、 Ge-G 能夠期待的信道利用率最多為能夠期待的信道利用率最多為36%分槽分槽ALOHA的最大吞吐率是純的最大吞吐率是純ALOHA最大吞吐率的兩倍最大吞吐率的兩倍3. 載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)協(xié)議載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)協(xié)議LAN的一個(gè)主要特性：站間傳播延遲的一個(gè)主要特性：站間傳播延遲 幀的傳輸時(shí)間幀的傳輸時(shí)間載波偵聽(tīng)協(xié)議：載波偵聽(tīng)協(xié)議：想要傳輸?shù)恼军c(diǎn)首先聽(tīng)一聽(tīng)媒體上是否有其想要傳輸?shù)恼军c(diǎn)首先聽(tīng)一聽(tīng)媒體上是否有其他站點(diǎn)在傳輸他站點(diǎn)在傳輸(載波監(jiān)聽(tīng)載波監(jiān)聽(tīng))； if 媒體忙，媒體忙，then 必須等待；必須等待；else 傳輸。傳輸。影響協(xié)議性能的因素：幀的長(zhǎng)度和傳播延遲影響協(xié)議性能的因素：幀的長(zhǎng)度和傳播延遲載

7、波偵聽(tīng)協(xié)議基本思想：載波偵聽(tīng)協(xié)議基本思想： “講前先聽(tīng)講前先聽(tīng)”網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)監(jiān)聽(tīng)載波是否存在網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)監(jiān)聽(tīng)載波是否存在(即有無(wú)傳輸即有無(wú)傳輸)并并隨之采取相應(yīng)的行動(dòng)。隨之采取相應(yīng)的行動(dòng)。 1-堅(jiān)持堅(jiān)持CSMA沖突性大沖突性大(1)若媒體空閑，傳輸；否則轉(zhuǎn)若媒體空閑，傳輸；否則轉(zhuǎn)(2)(2)若媒體忙，一直監(jiān)聽(tīng)直到空閑馬上傳輸若媒體忙，一直監(jiān)聽(tīng)直到空閑馬上傳輸(3)若發(fā)生沖突，等待一個(gè)隨機(jī)長(zhǎng)的時(shí)間若發(fā)生沖突，等待一個(gè)隨機(jī)長(zhǎng)的時(shí)間 非堅(jiān)持非堅(jiān)持CSMA容量可能被浪費(fèi)容量可能被浪費(fèi)(1)若媒體空閑，則傳輸；否則轉(zhuǎn)若媒體空閑，則傳輸；否則轉(zhuǎn)(2)(2)若媒體忙，不再監(jiān)聽(tīng)信道，等待一若媒體忙，不再監(jiān)聽(tīng)信道，等待

8、一個(gè)隨機(jī)時(shí)間個(gè)隨機(jī)時(shí)間 P堅(jiān)持堅(jiān)持CSMA(1)若媒體空閑，則以概率若媒體空閑，則以概率P傳輸，傳輸， 以概率以概率(1-P)把此次傳輸推遲一個(gè)時(shí)間槽把此次傳輸推遲一個(gè)時(shí)間槽(2)若媒體忙，等待一個(gè)時(shí)間槽，轉(zhuǎn)若媒體忙，等待一個(gè)時(shí)間槽，轉(zhuǎn)(1)(3)若傳輸被延遲了一個(gè)時(shí)間槽，轉(zhuǎn)若傳輸被延遲了一個(gè)時(shí)間槽，轉(zhuǎn)(1)適用：分時(shí)間槽的信道適用：分時(shí)間槽的信道用戶(hù)就緒用戶(hù)就緒?信道忙信道忙?等到下一等到下一個(gè)時(shí)間槽個(gè)時(shí)間槽發(fā)送幀發(fā)送幀等待一個(gè)時(shí)間槽等待一個(gè)時(shí)間槽信道忙信道忙?勝利勝利?等待一段隨機(jī)時(shí)間等待一段隨機(jī)時(shí)間NYY概率概率P概率概率1-PNNYY入口入口浪費(fèi)容量。一旦有兩個(gè)幀發(fā)生沖突，這兩個(gè)幀已浪

9、費(fèi)容量。一旦有兩個(gè)幀發(fā)生沖突，這兩個(gè)幀已受損，要重發(fā)。幀越長(zhǎng)，浪費(fèi)的容量越大。受損，要重發(fā)。幀越長(zhǎng)，浪費(fèi)的容量越大。 “講前先聽(tīng)講前先聽(tīng)”、“邊講邊聽(tīng)邊講邊聽(tīng)”傳輸站點(diǎn)按如下規(guī)則：監(jiān)聽(tīng)信道傳輸站點(diǎn)按如下規(guī)則：監(jiān)聽(tīng)信道 帶沖突檢測(cè)的帶沖突檢測(cè)的CSMA(1)若媒體空閑，則傳輸；否則若媒體空閑，則傳輸；否則(2)(2)若媒體忙，一直監(jiān)聽(tīng)直到信道空閑，馬上傳輸；若媒體忙，一直監(jiān)聽(tīng)直到信道空閑，馬上傳輸；(3)若檢測(cè)到?jīng)_突，立即停止傳輸；若檢測(cè)到?jīng)_突，立即停止傳輸； 等待一個(gè)隨機(jī)時(shí)間，轉(zhuǎn)等待一個(gè)隨機(jī)時(shí)間，轉(zhuǎn)(1)Frame Frame Frame Frame 傳輸周期傳輸周期競(jìng)爭(zhēng)周期競(jìng)爭(zhēng)周期t0t1空

10、閑周期空閑周期CSMA/CD的三種狀態(tài)：競(jìng)爭(zhēng)、傳輸、空閑的三種狀態(tài)：競(jìng)爭(zhēng)、傳輸、空閑空閑期：所有站都處于靜止時(shí)空閑期：所有站都處于靜止時(shí)(無(wú)幀發(fā)送無(wú)幀發(fā)送)競(jìng)爭(zhēng)周期：檢測(cè)到幀沖突的最短時(shí)間競(jìng)爭(zhēng)周期：檢測(cè)到幀沖突的最短時(shí)間傳輸周期傳輸周期傳輸周期傳輸周期傳輸周期傳輸周期等等2長(zhǎng)的時(shí)間未聽(tīng)到?jīng)_突，才能確信抓住了電纜長(zhǎng)的時(shí)間未聽(tīng)到?jīng)_突，才能確信抓住了電纜.t0設(shè)設(shè)A到到B的傳播時(shí)延為的傳播時(shí)延為ABABABt0+t0+24.無(wú)沖突的協(xié)議無(wú)沖突的協(xié)議假設(shè)：有假設(shè)：有N個(gè)站，每個(gè)站有唯一的地址，從個(gè)站，每個(gè)站有唯一的地址，從0N1。每個(gè)競(jìng)爭(zhēng)周期恰好由每個(gè)競(jìng)爭(zhēng)周期恰好由N個(gè)時(shí)槽構(gòu)成。個(gè)時(shí)槽構(gòu)成。11111

11、10 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 71 3 71 58 競(jìng)爭(zhēng)槽競(jìng)爭(zhēng)槽傳輸幀傳輸幀2time 基本位圖法基本位圖法(basic bit-map method)8 競(jìng)爭(zhēng)槽競(jìng)爭(zhēng)槽8 競(jìng)爭(zhēng)槽競(jìng)爭(zhēng)槽傳輸幀傳輸幀預(yù)約協(xié)議：在實(shí)際傳輸之前先廣播傳輸需求的協(xié)議。預(yù)約協(xié)議：在實(shí)際傳輸之前先廣播傳輸需求的協(xié)議。假設(shè)數(shù)據(jù)幀由假設(shè)數(shù)據(jù)幀由d個(gè)時(shí)間單位組成。個(gè)時(shí)間單位組成。所有站的平均等待時(shí)間所有站的平均等待時(shí)間 = (1.5N + 0.5N)/2 = N個(gè)位槽個(gè)位槽低負(fù)載情況下低負(fù)載情況下小序號(hào)站點(diǎn)按平均計(jì)算要等待小序號(hào)站點(diǎn)按平均計(jì)算要等待N/2+N1.5N槽；

12、槽；大序號(hào)站點(diǎn)一般只需等約大序號(hào)站點(diǎn)一般只需等約N/2個(gè)位槽；個(gè)位槽；N位競(jìng)爭(zhēng)分配給位競(jìng)爭(zhēng)分配給N幀數(shù)據(jù)，每幀的額外開(kāi)銷(xiāo)僅一位。幀數(shù)據(jù)，每幀的額外開(kāi)銷(xiāo)僅一位。 效率效率Ud/(N+d)重負(fù)載情況下重負(fù)載情況下 效率效率U d/(d+1)想使用信道的站廣播其地址想使用信道的站廣播其地址(二進(jìn)制位串二進(jìn)制位串)，次序從高到低；，次序從高到低；0 0 1 00 1 0 01 0 0 11 0 1 0站站A站站B站站C站站D0 0 1 0 0 1 0 1 01 0 1 00 1 2 3Bit time結(jié)果結(jié)果t1：A,B看到高位為看到高位為1，停止廣播。，停止廣播。t3：C看到高位為看到高位為1，停止

13、廣播。停止廣播。 二進(jìn)倒數(shù)法二進(jìn)倒數(shù)法(Binary Countdown)仲裁規(guī)則：仲裁規(guī)則：一旦站看到其地址為一旦站看到其地址為0的高位被的高位被1覆蓋就放棄廣播。覆蓋就放棄廣播。效率效率dd+lnN IEEE802.2：邏輯鏈路控制：邏輯鏈路控制 IEEE802.3：CSMA/CD訪問(wèn)方法和物理層技術(shù)規(guī)范訪問(wèn)方法和物理層技術(shù)規(guī)范 IEEE802.4：令牌總線(xiàn)訪問(wèn)方法和物理層技術(shù)規(guī)范：令牌總線(xiàn)訪問(wèn)方法和物理層技術(shù)規(guī)范 IEEE802.5：令牌環(huán)訪問(wèn)方法和物理層技術(shù)規(guī)范：令牌環(huán)訪問(wèn)方法和物理層技術(shù)規(guī)范 IEEE802.6：城域網(wǎng)訪問(wèn)方法和物理層技術(shù)規(guī)范：城域網(wǎng)訪問(wèn)方法和物理層技術(shù)規(guī)范 IEEE

14、802.7：寬帶網(wǎng)絡(luò)：寬帶網(wǎng)絡(luò)(廣域技術(shù)建議組廣域技術(shù)建議組BBTAG) IEEE802.8：光纖分布式數(shù)據(jù)接口：光纖分布式數(shù)據(jù)接口(FDDI) IEEE802.9：綜合業(yè)務(wù)局域網(wǎng)接口：綜合業(yè)務(wù)局域網(wǎng)接口5. 常用的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)常用的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.1AIEEE802.1BIEEE802.1D IEEE802.1：高層接口：高層接口綜述、體系結(jié)綜述、體系結(jié)構(gòu)及高層接口構(gòu)及高層接口以太網(wǎng)橋以太網(wǎng)橋?qū)ぶ贰⒕W(wǎng)絡(luò)互尋址、網(wǎng)絡(luò)互連及網(wǎng)絡(luò)管理連及網(wǎng)絡(luò)管理802.1B 網(wǎng)絡(luò)互連網(wǎng)絡(luò)互連802.2 邏輯鏈路控制邏輯鏈路控制802.1B 802.1A 802.3LLCMACPHY802.4802.5802.

15、6FDDI令令牌牌總總線(xiàn)線(xiàn)令令牌牌環(huán)環(huán)雙雙隊(duì)隊(duì)列列雙雙總總線(xiàn)線(xiàn)沖沖突突檢檢測(cè)測(cè)載載波波監(jiān)監(jiān)聽(tīng)聽(tīng)光光纖纖分分布布數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)接接口口網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)互互連連體體系系結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)1.IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)的范圍標(biāo)準(zhǔn)的范圍Upper layerLLCMACPLSMAUAUI MAC服務(wù)規(guī)范服務(wù)規(guī)范 MAC協(xié)議協(xié)議 與媒體無(wú)關(guān)的物理規(guī)范與媒體無(wú)關(guān)的物理規(guī)范 與媒體相關(guān)的物理規(guī)范與媒體相關(guān)的物理規(guī)范二、二、 IEEE802.3CSMA/CD協(xié)議協(xié)議MAC層與層與物理物理層的層的界面界面與媒體的接與媒體的接口；口；媒體間交換媒體間交換的信號(hào)形式；的信號(hào)形式；802.3采用采用1-堅(jiān)持的堅(jiān)持的CSMA/CD。發(fā)送站監(jiān)聽(tīng)媒體

16、：發(fā)送站監(jiān)聽(tīng)媒體： 媒體訪問(wèn)規(guī)則媒體訪問(wèn)規(guī)則2.IEEE802.3媒體訪問(wèn)控制媒體訪問(wèn)控制(1)如果媒體空閑，則傳輸；否則，轉(zhuǎn)如果媒體空閑，則傳輸；否則，轉(zhuǎn)(2)(2)如果媒體忙，繼續(xù)監(jiān)聽(tīng)，直到媒體空如果媒體忙，繼續(xù)監(jiān)聽(tīng)，直到媒體空閑馬上傳輸；閑馬上傳輸；(3)如果在傳輸期間檢測(cè)到?jīng)_突，發(fā)送一如果在傳輸期間檢測(cè)到?jīng)_突，發(fā)送一簡(jiǎn)短的簡(jiǎn)短的JAM信號(hào)信號(hào)(4)發(fā)出發(fā)出JAM信號(hào)后，等待一隨機(jī)時(shí)間；信號(hào)后，等待一隨機(jī)時(shí)間； 從從(1)開(kāi)場(chǎng)。開(kāi)場(chǎng)。立即停止發(fā)送幀的其余內(nèi)容，并發(fā)阻塞信號(hào)立即停止發(fā)送幀的其余內(nèi)容，并發(fā)阻塞信號(hào)JAM；按一定的后退算法計(jì)算重發(fā)時(shí)間延遲；按一定的后退算法計(jì)算重發(fā)時(shí)間延遲； 若

17、重發(fā)若重發(fā)16次仍不成功，則放棄；次仍不成功，則放棄；發(fā)送幀時(shí)監(jiān)聽(tīng)是否發(fā)生沖突的那段時(shí)間。發(fā)送幀時(shí)監(jiān)聽(tīng)是否發(fā)生沖突的那段時(shí)間。 沖突窗口沖突窗口 沖突處理沖突處理2(+ tCD + tJAM )2 ：最遠(yuǎn)節(jié)點(diǎn)之間的往返傳播時(shí)間：最遠(yuǎn)節(jié)點(diǎn)之間的往返傳播時(shí)間 tCD：沖突檢測(cè)所需的時(shí)間：沖突檢測(cè)所需的時(shí)間tJAM：阻塞信號(hào)：阻塞信號(hào)JAM的傳送時(shí)間的傳送時(shí)間JAM信號(hào)信號(hào)(“沖突加強(qiáng)信號(hào)沖突加強(qiáng)信號(hào))：46字節(jié)字節(jié)例例1.802.3的操作時(shí)序圖的操作時(shí)序圖ABCDt0t1t2t3A發(fā)送發(fā)送B、C準(zhǔn)備準(zhǔn)備B監(jiān)聽(tīng)到監(jiān)聽(tīng)到信道忙；信道忙；C發(fā)送發(fā)送C測(cè)到?jīng)_突，測(cè)到?jīng)_突，停止發(fā)送；停止發(fā)送；發(fā)發(fā)JAM信號(hào)

18、信號(hào)A測(cè)到?jīng)_突；測(cè)到?jīng)_突；ABCDABCDABCD最大幀長(zhǎng)最大幀長(zhǎng)1518字節(jié)字節(jié)8位；位；信道的數(shù)據(jù)傳輸率信道的數(shù)據(jù)傳輸率10Mbps任意兩個(gè)收發(fā)器的最大距離任意兩個(gè)收發(fā)器的最大距離1500m電信號(hào)在同軸電纜中的傳播速率電信號(hào)在同軸電纜中的傳播速率0.77C例例2.計(jì)算論證計(jì)算論證CSMA/CD的信道利用率高于的信道利用率高于CSMA那么那么 一個(gè)幀所對(duì)應(yīng)的時(shí)間寬度一個(gè)幀所對(duì)應(yīng)的時(shí)間寬度：假設(shè)：假設(shè)： 即即2T2/T = 13*10-3/1.2 0.01最大端最大端-端的往返傳播延遲與幀對(duì)應(yīng)的時(shí)間寬度之比：端的往返傳播延遲與幀對(duì)應(yīng)的時(shí)間寬度之比： 2 = 1500*2/0.77C 13us最

19、大端最大端-端的往返傳播延遲：端的往返傳播延遲：T = 1518*8/(10*106) 1.2ms基帶系統(tǒng)：標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定如果收發(fā)器收到的信基帶系統(tǒng)：標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定如果收發(fā)器收到的信號(hào)強(qiáng)度高于收發(fā)器能發(fā)出的最大值，即可號(hào)強(qiáng)度高于收發(fā)器能發(fā)出的最大值，即可斷定發(fā)生了沖突。斷定發(fā)生了沖突。3.基帶基帶CSMA/CD和寬帶和寬帶CSMA/CD 實(shí)施載波監(jiān)聽(tīng)的方式不同實(shí)施載波監(jiān)聽(tīng)的方式不同基帶系統(tǒng)：數(shù)字信號(hào)；基帶系統(tǒng)：數(shù)字信號(hào)；寬帶系統(tǒng)：載波寬帶系統(tǒng)：載波 沖突檢測(cè)不同沖突檢測(cè)不同寬帶系統(tǒng)：將發(fā)送和接收數(shù)據(jù)進(jìn)行位對(duì)位的比寬帶系統(tǒng)：將發(fā)送和接收數(shù)據(jù)進(jìn)行位對(duì)位的比較；在有源頭端進(jìn)行碰撞檢測(cè)較；在有源頭端進(jìn)行碰撞檢測(cè)例

20、例3.星型結(jié)構(gòu)的雙絞線(xiàn)系統(tǒng)星型結(jié)構(gòu)的雙絞線(xiàn)系統(tǒng)Pa(a)A發(fā)送發(fā)送PaPaPaPaPaPaPaPaPa：A站的站的PDU沖突檢測(cè)方案：檢測(cè)基于沖突檢測(cè)方案：檢測(cè)基于邏輯而非監(jiān)聽(tīng)電壓大小。邏輯而非監(jiān)聽(tīng)電壓大小。DCBAEPaCPCPCPCPCPCPCPCPDCBAE(b)A、B發(fā)送發(fā)送Pa：A站的站的PDUPb：B站的站的PDUCP：collision presencePbt0ABABABt0+t0+2基帶沖突檢測(cè)基帶沖突檢測(cè) 沖突檢測(cè)時(shí)間不同沖突檢測(cè)時(shí)間不同沖突檢測(cè)的最大時(shí)間：沖突檢測(cè)的最大時(shí)間：2兩個(gè)相距最遠(yuǎn)的站點(diǎn)之間傳播延遲為兩個(gè)相距最遠(yuǎn)的站點(diǎn)之間傳播延遲為寬帶沖突檢測(cè)寬帶沖突檢測(cè)t0t0

21、+2t0+4沖突檢測(cè)的最大時(shí)間：沖突檢測(cè)的最大時(shí)間：4AAABBBCSMA/CD總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵問(wèn)題：沖突控制或沖突分解問(wèn)題?？偩€(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵問(wèn)題：沖突控制或沖突分解問(wèn)題。平均等待延遲為：平均等待延遲為： MBEN = 2i-1(2)4.后退算法后退算法 二進(jìn)制指數(shù)后退算法二進(jìn)制指數(shù)后退算法BEB(Binary Exponential Back off)平均重發(fā)延遲為：平均重發(fā)延遲為： MBEN = 2i-1(2)主要問(wèn)題：重發(fā)延遲將隨沖突次數(shù)的增加而急劇增大。主要問(wèn)題：重發(fā)延遲將隨沖突次數(shù)的增加而急劇增大。i為幀的沖突次數(shù)；為幀的沖突次數(shù)；2為沖突窗口為沖突窗口 截?cái)喽M(jìn)制指數(shù)后退算法截?cái)喽M(jìn)制

22、指數(shù)后退算法(Truncated BEB)i = min(n,10) n為實(shí)際沖突次數(shù)為實(shí)際沖突次數(shù) 多項(xiàng)式后退算法多項(xiàng)式后退算法PB(Polynomial Back off)平均重發(fā)延遲：平均重發(fā)延遲： MLIB = 2 + b(i-1)b的取值的取值a7ak的取值的取值03 a = /T 平均重發(fā)延遲為：平均重發(fā)延遲為： MPB = 2 + b(i-1)k 為一對(duì)最為一對(duì)最遠(yuǎn)站點(diǎn)間遠(yuǎn)站點(diǎn)間的端的端-端傳端傳播延遲播延遲T為一幀的為一幀的傳輸時(shí)間傳輸時(shí)間 線(xiàn)性增值后退算法線(xiàn)性增值后退算法LIB(Linear Incremented Back off)b=3a時(shí)，系統(tǒng)傳輸延遲最小時(shí)，系統(tǒng)傳輸延

23、遲最小i5時(shí)，時(shí)，LIB與與BEB性能相仿性能相仿i5時(shí)，時(shí)，LIB明顯優(yōu)于明顯優(yōu)于BEB平均重發(fā)延遲：平均重發(fā)延遲： MFMB = C系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)為系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)為CSMA/CD模模式，若發(fā)生沖突，則立即夭式，若發(fā)生沖突，則立即夭折其發(fā)送，并發(fā)出折其發(fā)送，并發(fā)出 一個(gè)啟動(dòng)一個(gè)啟動(dòng)順序后退信號(hào)，使所有節(jié)點(diǎn)順序后退信號(hào)，使所有節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)入順序后退轉(zhuǎn)入順序后退(OB)方式；方式； 固定平均后退算法固定平均后退算法FMB(Fixed Mean Back off)C為常數(shù)為常數(shù)當(dāng)當(dāng)C50時(shí)算法時(shí)算法具有最佳性能具有最佳性能 順序后退算法順序后退算法OB(Orderly Back off)在重負(fù)荷下，在重負(fù)荷下，

24、OB接近于理想的接近于理想的M/M/I排隊(duì)系統(tǒng)。排隊(duì)系統(tǒng)。在在OB模式中，各節(jié)點(diǎn)按照模式中，各節(jié)點(diǎn)按照一定的預(yù)約順序進(jìn)行發(fā)送一定的預(yù)約順序進(jìn)行發(fā)送，待最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送完，待最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送完畢后，系統(tǒng)將返回畢后，系統(tǒng)將返回CSMA/CD模式。模式。系統(tǒng)完成一個(gè)周期兩種模式的操作過(guò)程。系統(tǒng)完成一個(gè)周期兩種模式的操作過(guò)程。 IEEE802.3 MAC幀結(jié)構(gòu)幀結(jié)構(gòu)DSAPSSAPControl Information1 1 12 N BPreambleSFDDASALengthLLCPADFCS7 1 26 26 2 01500 046 4 B FCS的作用范圍的作用范圍5.MAC幀結(jié)構(gòu)幀結(jié)構(gòu)“10

25、101010”接收器接收器用來(lái)建用來(lái)建立位同立位同步步“10101011”標(biāo)示一個(gè)標(biāo)示一個(gè)有效幀的有效幀的開(kāi)始開(kāi)始幀校驗(yàn)幀校驗(yàn)序列序列G(x) = x32+x26+x23+x16+x12+x11+x10+x8+x7+x5+x4+x2+x+1標(biāo)識(shí)標(biāo)識(shí)LLC數(shù)數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù)據(jù)的字節(jié)數(shù) *留意：幀長(zhǎng)不包含幀頭留意：幀長(zhǎng)不包含幀頭(即即Preamble & SFD)滿(mǎn)足最滿(mǎn)足最小幀長(zhǎng)小幀長(zhǎng)要求要求 DA 目的地址目的地址16b48bI/GI/G U/L15b46bI/G ：地址類(lèi)型標(biāo)志：地址類(lèi)型標(biāo)志0 單地址單地址1 組地址組地址U/L：管理權(quán)限位：管理權(quán)限位0：全局管理：全局管理1：局部管理：

26、局部管理 SA 源地址源地址 與與DA長(zhǎng)度相同，一般只能是單地址。長(zhǎng)度相同，一般只能是單地址。 以太網(wǎng)以太網(wǎng)2.0版本幀結(jié)構(gòu)版本幀結(jié)構(gòu)DSAPSSAPControl Information1 1 12 N BPreambleDASATypeLLCFCS8 6 6 2 461500 4 最小幀長(zhǎng)最小幀長(zhǎng) = 64個(gè)字節(jié)；最大幀長(zhǎng)個(gè)字節(jié)；最大幀長(zhǎng) = 1518個(gè)字節(jié)；個(gè)字節(jié)；為了識(shí)別有效幀為了識(shí)別有效幀滿(mǎn)足沖突檢測(cè)的時(shí)間滿(mǎn)足沖突檢測(cè)的時(shí)間6.MAC服務(wù)服務(wù) MA_UNITDATA_STATUS.indication(send_status) CSMA/CD MAC服務(wù)原語(yǔ)與參數(shù)服務(wù)原語(yǔ)與參數(shù) MA

27、_UNITDATA.request(DA, m-sdu, service_type)MA_UNITDATA.indication(DA, SA, m-sdu, receive_status) 接收接收OK 長(zhǎng)度差錯(cuò)長(zhǎng)度差錯(cuò) 幀校驗(yàn)差錯(cuò)幀校驗(yàn)差錯(cuò) 同步差錯(cuò)同步差錯(cuò) 發(fā)送發(fā)送OK 過(guò)多的碰撞差錯(cuò)過(guò)多的碰撞差錯(cuò) 802.3 MAC子層功能及流程子層功能及流程數(shù)據(jù)封裝數(shù)據(jù)封裝(發(fā)送和接收發(fā)送和接收) 802.3標(biāo)準(zhǔn)提供了標(biāo)準(zhǔn)提供了MAC子層的兩個(gè)主要功能：子層的兩個(gè)主要功能： 媒體分配媒體分配(避免沖突避免沖突) 解決爭(zhēng)用解決爭(zhēng)用(處理沖突處理沖突) 成幀成幀 編址編址 差錯(cuò)檢測(cè)差錯(cuò)檢測(cè)媒體訪問(wèn)管理媒體訪問(wèn)管理發(fā)送數(shù)據(jù)封裝發(fā)送數(shù)據(jù)封裝接收數(shù)據(jù)拆封接收數(shù)據(jù)拆封發(fā)送媒體發(fā)送媒體訪問(wèn)管理訪問(wèn)管理接收媒體接收媒體訪問(wèn)管理訪問(wèn)管理發(fā)送數(shù)據(jù)編碼發(fā)送數(shù)據(jù)編碼接收數(shù)據(jù)解碼接收數(shù)據(jù)解碼LLC子層子層物理層信令物理層信令(PLS)面向面向LLC子層子層面向面向PHL層層 成幀成幀 需要時(shí)填需要時(shí)填PAD 加地址、長(zhǎng)度及校驗(yàn)和加地址、長(zhǎng)度及校驗(yàn)和 下交該幀下交該幀 在媒體空時(shí)發(fā)送幀在媒體空時(shí)發(fā)送幀 處理沖突處理沖突發(fā)送數(shù)據(jù)封裝發(fā)送數(shù)據(jù)封裝發(fā)送媒體訪問(wèn)管理發(fā)送媒體訪問(wèn)管理接收媒體訪