介質(zhì)訪問控制PPT教案課件

1、會計學1介質(zhì)訪問控制5-2理想的多址訪問協(xié)議速率為R bps的廣播信道1. 當一個節(jié)點有數(shù)據(jù)發(fā)送時，它能以R bps的速率發(fā)送.2. 當有M個節(jié)點要發(fā)送數(shù)據(jù)，每個節(jié)點的平均發(fā)送速率為 R/M3. 完全分散:不需要主節(jié)點協(xié)調(diào)傳輸不需要時鐘、時隙同步4. 簡單第1頁/共24頁5-3MAC 協(xié)議:分類3大類:信道劃分把信道劃分為小“片” (時隙，頻分，碼分)給節(jié)點分配專用的小“片”隨機訪問不劃分信道，允許沖突能從沖突中“恢復”輪流通過集中調(diào)整共享訪問避免沖突第2頁/共24頁5-4時分多路訪問: TDMATDMA: time division multiple access 輪流訪問信道在每個循環(huán)中，

2、每個站點得到一個固定長度的時隙時隙長度通常為數(shù)據(jù)服務單元的發(fā)送時間未被使用的時隙空閑例子：6個站點的局域網(wǎng)， 1,3,4 被使用，2,5,6空閑 第3頁/共24頁5-5頻分多路訪問: FDMAFDMA: frequency division multiple access 信道被分成不同頻段每個站點分配一個固定的頻段未被使用的頻段空閑例子：6個站點的局域網(wǎng)， 1,3,4 被使用，2,5,6空閑frequency bandstime第4頁/共24頁5-6頻分多路復用 頻分多路復用的原理圖 第5頁/共24頁5-7碼分多路訪問 (CDMA)CDMA (Code Division Multiple A

3、ccess) 每個節(jié)點分配一個唯一的碼片每個節(jié)點用它唯一的碼片來對它發(fā)送的數(shù)據(jù)進行編碼允許多個節(jié)點“共存” ，信號可疊加，即可以同時傳輸數(shù)據(jù)而無沖突 (如果編碼 是“正交化”的)第6頁/共24頁5-8波分多路復用 波分多路復用第7頁/共24頁5-9隨機訪問協(xié)議節(jié)點有數(shù)據(jù)包發(fā)送以信道滿數(shù)據(jù)率R傳送節(jié)點間沒有協(xié)調(diào)者2個或更多的發(fā)送節(jié)點 - “沖突collision”,隨機訪問MAC協(xié)議要求: 能夠檢測沖突能夠從沖突中恢復 (例如：通過延時重傳)隨機訪問MAC協(xié)議實例：ALOHA時隙ALOHACSMA, CSMA/CD, CSMA/CA第8頁/共24頁5-10ALOHAAlOHA系統(tǒng)的一般模型第9頁

4、/共24頁5-11時隙ALOHA假設所有幀大小相同時間被劃分為相同大小的時隙，一個時隙等于傳送一幀的時間節(jié)點只能在一個時隙的開始才能傳送節(jié)點需要同步如果一個時隙有多個節(jié)點同時傳送，所有節(jié)點都能檢測到?jīng)_突實現(xiàn)當節(jié)點要發(fā)送新幀，它等到下一時隙開始時傳送沒有沖突，節(jié)點可以在下一時隙發(fā)送新幀如果有沖突，節(jié)點在隨后的時隙以概率p重傳該幀，直到成功為止。第10頁/共24頁5-12時隙ALOHA(S-ALOHA)(1)目的：為了提高隨機接入系統(tǒng)的吞吐量，可以將所有各站在時間上都同步起來，并將時間劃分為一段段等長的時隙T0, 同時規(guī)定，不論幀在何時產(chǎn)生，它只能在每個時隙開始時才能發(fā)送出去。這樣的ALOHA系統(tǒng)

5、稱為時隙ALOHA(S-ALOHA)。工作原理：第11頁/共24頁5-13時隙ALOHA優(yōu)點單個活躍節(jié)點可以持續(xù)以滿速率傳送幀具有高分散性: 只需節(jié)點的時隙同步簡單缺點沖突，浪費時隙空閑時隙第12頁/共24頁5-14時隙Aloha效率假設有N個節(jié)點，每個節(jié)點在時隙以概率p發(fā)送一個節(jié)點在一個時隙成功傳送的概率 = p(1-p)N-1任一節(jié)點傳送成功的概率 = Np(1-p)N-1 為了得到N個活躍節(jié)點的最大效率，必須找出使表達式Np(1-p)N-1 取最大值的p*為了得到大量活躍節(jié)點的最大效率， 我們求N趨近無窮時Np*(1-p*)N-1 極限值，計算可知最大效率為1/e =0 .37效率 ：當

6、有很多節(jié)點，每個節(jié)點有很多幀要發(fā)送時，成功時隙所占的百分比最佳: 信道有 37%的有效傳輸?shù)?3頁/共24頁5-15純ALOHA圖4-3-2 純ALOHA的工作原理第14頁/共24頁5-16純 (非時隙) ALOHA非時隙Aloha: 簡單，不需同步幀一到達 立即傳輸沖突概率增加:在t0發(fā)送的幀和在 t0-1,t0+1的發(fā)送的其它幀沖突第15頁/共24頁5-17純Aloha效率P(給定節(jié)點成功傳送) = P(節(jié)點傳送) . P(沒有其他節(jié)點在t0-1,t0內(nèi)傳送) . P(沒有其他節(jié)點在t0,t0 +1內(nèi)傳送) = p . (1-p)N-1 . (1-p)N-1 = p . (1-p)2(N-

7、1) 選擇p值，然后求N-無窮時的極限. 最大效率= 1/(2e) = 0.18 第16頁/共24頁5-18“輪轉(zhuǎn)”MAC協(xié)議分割信道MAC協(xié)議在高負載的情況下，信道共享公平高效低負載效率低：延遲訪問，如果只有一個活躍節(jié)點只分配了 1/N的帶寬隨機訪問MAC協(xié)議低負載效率高：單個節(jié)點可以獲得整個信道高負載：沖突開銷大“輪轉(zhuǎn)”協(xié)議兩者的折中!第17頁/共24頁5-19多址訪問協(xié)議-輪流協(xié)議第一種：輪詢協(xié)議一個節(jié)點被指定為主節(jié)點，主節(jié)點以循環(huán)的方式輪詢每個節(jié)點。主節(jié)點首先給節(jié)點1發(fā)送一個報文，告訴它能夠傳輸?shù)淖畲髱瑪?shù)，節(jié)點1傳完之后，主節(jié)點告訴節(jié)點2能夠傳輸?shù)淖畲髱瑪?shù)，以這種方式繼續(xù)。（主節(jié)點可以

8、觀察信道上是否有信號來判斷某個節(jié)點是否完成了發(fā)送）第18頁/共24頁5-20多址訪問協(xié)議-輪流協(xié)議第二種：令牌傳遞協(xié)議沒有主節(jié)點，一個稱為令牌的幀在節(jié)點之間傳輸，當一個節(jié)點收到令牌時，只有當它有數(shù)據(jù)要傳輸，它才持有這個令牌，否則向下一個節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)令牌。第19頁/共24頁5-21“輪轉(zhuǎn)” MAC協(xié)議輪詢: 主節(jié)點輪流 “邀請”從屬節(jié)點傳送數(shù)據(jù)關(guān)注：輪詢開銷 延遲主節(jié)點失效，整個網(wǎng)絡失效令牌傳遞：控制令牌從一個節(jié)點順序傳到下一個節(jié)點令牌消息關(guān)注：令牌開銷延時令牌失效 第20頁/共24頁5-22令牌環(huán)網(wǎng)的基本原理令牌環(huán)是一種適用于環(huán)形網(wǎng)絡的分布式介質(zhì)訪問控制方式。其有如下特點：一個環(huán)只有一個令牌；令牌是站點能進行數(shù)據(jù)發(fā)送的憑證，只有獲得令牌的站點才能進入數(shù)據(jù)發(fā)送工作方式；令牌環(huán)繞環(huán)行駛。令牌有“忙（Busy）”和“空閑（Free）”兩種信息狀態(tài)。第21頁/共24頁5-23令牌環(huán)訪問基本原理 當一個站點要發(fā)送數(shù)據(jù)時，必須等待空令牌通過本站，然后將令牌改成忙令牌，然后把數(shù)據(jù)發(fā)送到環(huán)網(wǎng)。數(shù)據(jù)在環(huán)上循環(huán)一周后再回到發(fā)送站，由發(fā)送站將幀從環(huán)上移去，同時將忙令牌改成空令牌，傳給下一個站。數(shù)據(jù)幀環(huán)繞通過各站時，各站都要將幀的地址與本站地址相互比較，如果地址相符，則將幀拷貝到本站緩沖區(qū)，同時將幀送回環(huán)，使幀繼續(xù)沿環(huán)傳送；如地址不符則簡單