通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)4-1

第四章多址接入?yún)f(xié)議

多址協(xié)議概述固定多址接入?yún)f(xié)議隨機(jī)多址接入?yún)f(xié)議沖突分解算法預(yù)約多址接入?yún)f(xié)議內(nèi)容多址接入?yún)f(xié)議網(wǎng)絡(luò)中的終端設(shè)備通過通信子網(wǎng)來訪問網(wǎng)絡(luò)中的資源。當(dāng)多個(gè)終端同時(shí)訪問同一資源（如共享的通信信道）時(shí)，就可能會(huì)產(chǎn)生信息碰撞，導(dǎo)致通信失敗。典型的共享鏈路有：衛(wèi)星鏈路和蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的鏈路、局域網(wǎng)、分組無線電網(wǎng)等。典型的共享鏈路為了有效的進(jìn)行通信，就需要有某種機(jī)制來決定資源的使用權(quán)，這就是網(wǎng)絡(luò)的多址接入控制問題。所謂多址接入?yún)f(xié)議(MultipleAccessProtocol)就是在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，解決多個(gè)用戶如何高效共享一個(gè)物理鏈路資源的技術(shù)。多址接入?yún)f(xié)議媒體訪問控制MAC層從分層的角度來看，多址技術(shù)是數(shù)據(jù)鏈路層的一個(gè)功能，由媒體訪問控制MAC層負(fù)責(zé)。媒體訪問控制MAC層處于數(shù)據(jù)鏈路邏輯控制層下方，物理層的上方。MAC層將有限的資源分配給多個(gè)用戶，從而使得在眾多用戶之間實(shí)現(xiàn)公平、有效地共享有限的帶寬資源；實(shí)現(xiàn)各用戶之間良好的連通性，獲得盡可能高的系統(tǒng)吞吐量、以及盡可能低的系統(tǒng)時(shí)延。媒體訪問控制MAC層

固定分配多址接入?yún)f(xié)議隨機(jī)分配多址接入?yún)f(xié)議基于預(yù)約方式的多址接入?yún)f(xié)議

多址協(xié)議的分類固定分配多址接入是指在用戶接入信道時(shí)，專門為其分配一定的信道資源（如頻率、時(shí)隙、碼字或空間），用戶獨(dú)享該資源，直到通信結(jié)束。固定分配多址協(xié)議隨機(jī)分配多址接入是指用戶可以隨時(shí)接入信道，并且可能不會(huì)顧及其它用戶是否在傳輸。當(dāng)信道中同時(shí)有多個(gè)用戶接入時(shí)，在信道資源的使用上就會(huì)發(fā)生沖突（碰撞）。對(duì)于有競(jìng)爭(zhēng)的多址接入?yún)f(xié)議,如何解決沖突，從而使所有碰撞用戶都可以成功進(jìn)行傳輸是一個(gè)非常重要的問題。

隨機(jī)分配多址協(xié)議基于預(yù)約的多址接入?yún)f(xié)議，是指在數(shù)據(jù)分組傳輸之前，先進(jìn)行資源預(yù)約。一旦預(yù)約到資源（如頻率、時(shí)隙），則在該資源內(nèi)可進(jìn)行無沖突的傳輸。基于預(yù)約的多址協(xié)議多址協(xié)議的分類多址接入?yún)f(xié)議固定多址接入隨機(jī)多址接入預(yù)約多址接入TDMAFDMACDMAALOHACSMACSMA/CDCSMA/CAPRMA從排隊(duì)論的觀點(diǎn)出發(fā)，多址信道可以看成一個(gè)多進(jìn)單出的排隊(duì)系統(tǒng)（即該系統(tǒng)有多個(gè)輸入而僅僅有一個(gè)輸出）。每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以獨(dú)立的產(chǎn)生分組，而信道則相當(dāng)于服務(wù)員，它要為各個(gè)隊(duì)列服務(wù)。由于各個(gè)排隊(duì)隊(duì)列是相互獨(dú)立的，各節(jié)點(diǎn)無法知道其它隊(duì)列的情況，服務(wù)員也不知道各個(gè)隊(duì)列的情況，所以增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。如果我們可以通過某種措施，使各個(gè)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的分組在進(jìn)入信道之前排列成一個(gè)總的隊(duì)列，然后由信道來服務(wù)，則可以有效的避免分組在信道上的碰撞，大大提高信道的利用率。系統(tǒng)模型系統(tǒng)模型應(yīng)考慮的問題網(wǎng)絡(luò)的連通特性通常我們將網(wǎng)絡(luò)按其連通模式分為：?jiǎn)翁⒍嗵W(wǎng)絡(luò)。單跳網(wǎng)絡(luò)是指網(wǎng)絡(luò)中所有的節(jié)點(diǎn)都可以接收到其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)；多跳網(wǎng)絡(luò)是指網(wǎng)絡(luò)中源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間的通信可能要經(jīng)過多次中繼。多跳網(wǎng)絡(luò)既可以是有線網(wǎng)絡(luò)，也可以是無線網(wǎng)絡(luò)。同步特性通常用戶可以在任意時(shí)刻接入信道，但也可以以時(shí)隙為基礎(chǔ)接入信道。在基于時(shí)隙的系統(tǒng)中，用戶只有在時(shí)隙的起點(diǎn)才能接入信道。在這種系統(tǒng)中，要求全網(wǎng)有一個(gè)統(tǒng)一的時(shí)鐘，同時(shí)將時(shí)間軸劃分成若干個(gè)時(shí)隙。系統(tǒng)中所有數(shù)據(jù)的傳輸開始點(diǎn)都必須在一個(gè)時(shí)隙的起點(diǎn)。反饋和應(yīng)答機(jī)制反饋信道是用戶獲得信道狀態(tài)的途徑。在本章的討論中，我們都假設(shè)用戶（節(jié)