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中南大学计算机网络课件 计算机网络(第四章 介质访问子层)

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计算机网络 第四章介质访问子层

计算机网络 第四章介质访问子层
• 竞争时间片（contention slot）的长度为信道最大传输延迟 （propagation delay）的2倍（即2τ，图中为2Tprop）。表示一个站点发 送数据后，最多需经2τ的时间才能确认是否“抓住”（seized）了电缆。
• 例如，对于1公里长 的同轴电缆，τ约 为5µs，则其竞争时 间片为2τ，即10µs。
设信道容量为C 比特/秒，数据到达率为λ帧/秒，平均每帧长度服 从指数概率密度函数分布1/μ比特/帧，则平均时延为：
1 T = ————
μC - λ
若将单个信道分为N个独立分布的FDM子信道，则平均时延为：
1
N
TFDM = ——————— = ———— = NT
μ(C/N)-(λ/N)
μC – λ
是单个信道时延的N倍。TDM也有类似问题。
• 将争用协议和无冲突协议结合起来，在轻负荷 时使用争用策略，而在重负荷时使用无冲突策 略，即有限争用协议。
对称（symmetric）式争用的分析
• 在对称的争用协议中，每个站点都以相同的概率p竟争使用信道， 假设共有k个站点参与信道竟争，则在一竞争时隙内一个站点获 取信道的成功概率为kp(1-p)k-1，通过对p的微分可得最优值p=1/k， 即 Pr[最优p的成功率]=[(k-1)/k]k-1
二进制倒计数协议的效率及改进
• 对共有N个站点的系统中，地址长度为ceil(log2N)，每 个则站其点协为议获效得率信应道为所d/(需d+的ce额il(外log开2N销))也。就是ceil(log2N) ，
• 将帧的第一个字段改为地址字段，则协议效率可达 100%。
• 显然，各站点具有不同的优先级，地址越高，优先级 也越高。
1-坚持式CSMA

计算机网络--介质访问控制子层 ppt课件

计算机网络--介质访问控制子层 ppt课件
• ALOHA • Carrier Sense Multiple Access • Collision-free protocols • Limited-contention protocols • Wireless LAN protocols
ppt课件
8
ALOHA协议（1）
纯ALOHA协议：用户有数据要发送时，可以直接发至 信道，若在规定时间内收到应答，表示发送成功，否 则重发。重发策略：发送数据后侦听信道是否产生冲 突，若产生冲突，则等待一段随机的时间重发，直到 发送成功为止，如下图所示。
计算机网络
ppt课件
1
第4章 介质访问控制子层
网络链路分成两大类 点到点连接—WAN 广播信道---也称为多路访问信道（multiaccess
channesl ）或者随机信道(radom access channel) 关键问题 如何确定谁可以使用信道。
介质访问控制子层（MAC，Medium Access Control） 确定多路访问信道下一个使用者的协议，数据链路层的子 层.
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9
ALOHA协议（2）--冲突窗口2t
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10
ALOHA协议（3）--吞吐量分析
帧时：传输标准固定帧所需时间
假设无穷多用户按照泊松分布产生新帧N
要求0<N<1
G是单位帧时产生的新帧和重发帧的和，G>=N, 也服
从泊松分布。吞吐量S=GP0, P0是一帧没有遭到冲突
的概率。
GkeG
优点：减少了冲突的概率，信道效率比1-坚持CSMA高 缺点：增加了信道空闲时间，数据发送延迟增大。传输 延迟比1-坚持CSMA大。
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16
3. p-坚持型CSMA（p-persistent CSMA）

计算机网络技术基础(微课版)(第6版)-PPT课件第 4 章 局域网

计算机网络技术基础(微课版)(第6版)-PPT课件第 4 章 局域网
服务器是整个网络系统的核心，它为网络用户提供服务并管理 整个网络。根据服务器在网络中所承担的任务和所提供的功能不 同，服务器可分为文件服务器、打印服务器和通信服务器。通常 我们要求服务器具有较高的性能，包括较快的数据处理速度、较 大的内存和较大容量的磁盘等。
工作站
工作站是网络各用户的工作场所，用户通过它可以与网络交换 信息，共享网络资源。工作站通过网卡、传输介质以及通信设备 连接到网络服务器，且仅对操作该工作站的用户提供服务。
3. 总线型（Bus）
所有的结点都通过网络适配器直接连接到一条作为公共传输介质的 总线上，总线可以是同轴电缆、双绞线，也可以是光纤。如图4-7所 示：
图4-7 总线型网络结构示意图
总线型网络采用广播通信方式，即任何一个结点发送的信号都可以 沿着介质传播，而且能被网络上其他所有结点所接收，但在同一时间 内，只允许一个结点发送数据。
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4.4 局域网体系结构与IEEE 802标准
4.4.1 局域网参考模型
IEEE 802标准遵循ISO/OSI参考模型的原则，主要解决最低两层 （即物理层和数据链路层）的功能以及与网络层的接口服务。 IEEE802参考模型中不再设立网络层，它与ISO/OSI参考模型的对应 关系如图4-8所示：
4.3.3 介质访问控制方法
1. 什么是介质访问控制
介质访问控制，是指控制网上各工作站在适当的情况下发送数据， 并在发送数据的过程中，及时发现问题以及出现问题后妥善处理问 题的一整套管理方法。介质访问控制技术的优劣将对局域网的总体 性能产生决定性的影响。
2. 常用的媒体访问控制方法 CSMA/CD（带有碰撞检测的载波侦听多路访问） Token Ring（令牌环） Token Bus（令牌总线）

04介质访问控制子层PPT课件

04介质访问控制子层PPT课件
高级计算机网络
第四章 介质访问控制子层
第一部分
整体概述
THE FIRST PART OF THE OVERALL OVERVIEW, PLEASE SUMMARIZE THE CONTENT
第四章 介质访问控制子层
局域网 多路访问协议 以太网 无线局域网 数据链路层交换
31.07.2020
连续时间/分槽时间
连续时间：在任何时刻均可以传输帧 分槽时间：时间被分成离散的时槽，帧总是从某个时槽的起点被传输
载波检测/无载波检测
载波检测：一个站在使用信道之前可以辨别该信道是否正在被使用 无载波检测：在使用信道之前，站无法检测信道。它们只管传输，只
有在传输后才能判断这次传输是否成功
31.07.2020
有源网络
分散控制
常采用令牌方式控制 介质访问
单个节点的故障有可 能波及全网
Ring network
31.07.2020
华东师范大学软件学院
12
总线型（Bus）
通信网络只是传输 介质
成本低
对于共享介质型网络，网络的拓扑结构和介 质访问控制协议很重要。设计一个好的介质 访问控制协议有三个基本要求：简单、有效 的通道利用率、对用户的公平合理
Physical Layer
LAN
LLC MAC Physical
31.07.2020
华东师范大学软件学院
5
局域网中的数据链路层（2）
LLC：与所用传输介质、介质访问方法无关
给高层提供接口并执行流量控制和差错控制
提供三种服务：不可靠的数据报服务、有确认的数据报服务、 面向连接的可靠服务
可利用MAC子层来摆脱与底层有关的某些操作，如拓扑结构、 传输介质、介质访问控制

计算机网络技术基础课程课件设计介质访问控制子层

计算机网络技术基础课程课件设计介质访问控制子层

常见的MAC协议
CSMA/CD协议
简介以太网的最基础协议，以及它的原理，工作流 程，以及特点。比较这个协议和其它协议的优缺点。
CSMA/CA协议
介绍了广泛应用于无线网络的MAC协议，它的原理， 工作流程，和它和其它协议的优劣势。
其它MAC协议
TDMA: FDMA: CDMA:
时分多址协议，介绍了它的原理和应用场景 频分多址协议，介绍了它的原理和应用场景 码分多址协议，介绍了它的原理和应用场景
3 实际应用
了解介质访问控制在真实的网络应用中的实现方式，以及它在 Wi-Fi 和以太网等应用场景 中扮演的角色。
介质访问控制的实现
1
介绍两种方式
介绍介质访问控制在实际应用中的两种方式：基于硬件的实现和基于软件的实现。
2
CSMA/CD协议的实现
详细解释CSMA/CD协议在实际应用中的实现方式。涉及争用窗的实现
详细解释CSMA/CA协议在实际应用中的实现方式。介绍RTS、CTS和NAV这些基本 概念。
计算机网络技术基础课程 课件设计介质访问控制子 层
介质访问控制决定数据包在网络中的流动方式，是网络中最基础的问题之一。 本课件将向你介绍介质访问控制子层的作用以及常见的MAC协议。
介质访问控制的作用
控制竞争
介绍数据在网络传输过程中的竞争情况。讲解MAC子层如何控制竞争，以保证数据在网络中 传输的效率和稳定性。
参考资料
• 【计算机网络（第7版）】谢希仁 • 【计算机网络-自顶向下方法（第七版）】James.F.Kurose/Keith W.Ross • IEEE标准802.3,802.11,802.16
总结
1 重点概念
复习介质访问控制的重点概念，包括数据竞争、卡差、冲突检测等。

中南大学计算机网络课件 计算机网络(第四章 介质访问子层)

中南大学计算机网络课件 计算机网络(第四章 介质访问子层)

载波侦听多路访问协议


载波侦听协议：网络站点侦听载波是否存在 （即有无传输）并相应动作的协议。 持续和非持续CSMA 有冲突检测的CSMA
持续和非持续CSMA




1-持续CSMA：当一个站点要传送数据时，它首先侦听信 道，看是否有其他站点正在传送。若信道忙，则持续等 待直到信道空闲，便将数据送出。若发生冲突，站点就 等待一个随机长的时间，然后重新开始。 此协议被称作1-持续CSMA。是因为站点一旦发现信道空 闲，其发送数据的概率为1。 传输延时对协议性能的影响：传输延时越长，冲突可能 性越大，系统性能也就越差。 即使传输延时为0，仍然有可能发生冲突。



几乎所有的局域网都以多路复用信道作 为通信的基础。 广域网通常采用点到点连接，卫星网除外。 因此， MAC子层在局域网尤其重要。
信道分配问题


在相互竞争的多个用户之间如何分配一个单 独的广播信道。 解决的方法：静态，动态 具体算法
局域网和城域网中信道的静态分配




传统的分配单个信道的方法：频分多路复用FDM。 应用场合：用户较少且数目固定，每个用户通信量都较大。 不适用场合：用户较多且数目经常变化，通信量具有突发 性特点。 FDM 最基本的缺陷是无通信量时分配给用户的频段被浪费 了，而不能被其它用户所用。 大多数计算机系统的数据流具有突发性，因此，多数信道 在大部分时间内都被闲置了。 采用时分复用TDM会产生同样的问题。

在 ALOHA系统中，各帧长度相同，能使系统取得 最大吞吐率。
A B C D E
在纯ALOHA中,完全任意地发送帧

ALOHA信道的效率？

第四章介质访问子层.ppt


生成发送的数据 处理收到的数据
把帧发送到局域网 从局域网接收帧
• 适配器的重要功能：
– 进行串行/并行转换。 – 对数据进行缓存，速率匹配。 – 安装设备驱动程序，通过操作系统与存储器等设备协调工作。 – 实现以太网协议。
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①RJ-45接口 ②Transformer（隔离变压器） ③PHY芯片 ④MAC芯片 ⑤EEPROM
4.1 局域网的数据链路层
• 局域网最主要的特点是：网络为一个单位所拥 有，且地理范围和站点数目均有限。
• 目前最常用的局域网络——以太网(Ethernet)
1
数据链路层的两个子层
• 为了使数据链路层能更好地适应多种局域网标准， 802 委员会就将局域网的数据链路层拆成两个子 层：
– 逻辑链路控制 LLC (Logical Link Control)子层 – 媒体接入控制 MAC (Medium Access Control)子层。
局域网
网络层
LLC MAC
数据 链路层
物理层
站点 2
7
（2）局域网的拓扑 ——广播信道
集线器
星形网
总线网
匹配电阻
干线耦合器
环形网
树形网
8
（3）媒体共享技术——广播信道
• 传输介质： 同轴电缆 双绞线 光纤 • 静态划分信道
– 频分复用 – 时分复用 – 波分复用 – 码分复用
• 动态媒体接入控制（多点接入）
– 随机接入——碰撞检测 – 受控接入 ——如令牌或轮询
9
（4）适配器的作用
• 网络接口板又称为通信适配器(adapter) 或网络接口卡 NIC (Network Interface Card)，或“网卡”。

中南大学数据链路层与介质访问子层讲义(最新)

数据链路层与介质访问子层（三）数据链路层1、数据链路层的功能？（1）向网络层提供一个定义良好的接口；（2）处理传输错误；（3）流量控制。

2、通常数据链路层向网络层提供哪些服务？（1）无确认的无连接服务；（2）有确认的无连接服务；（3）有确认的面向连接服务。

3、为什么要成帧？为了确保比特丢失、比特错误等情况能被接收端检测出来，在发送端需要对发送的比特流进行特定处理，通常将比特流分成离散的帧，并计算每帧的校验和。

接收端对收到的帧进行相同的校验和计算，若结果为零，则认为未出错，但是并非100％无错误，CRC的生成多项式的合理选择，能确保，若校验和为零，则以很大概率确保未出错。

4、成帧的方法有哪些？（1）字符计数法；（2）含字节填充的分界符法；（3）含位填充的分界符法；（4）物理层编码违例法。

字符计数法：在帧头设置一个域来指定该帧的字符数（整个帧长）。

缺点：表示帧长度的计数值出错，将使接收方难以找到下一帧的起始位置（即失去同步）。

含字节填充的分界符法：使用标志字节（FLAG）作为帧的起始和结束的分界符，若在数据中出现FLAG，则在其前面加一个特殊的转义字节（ESC）；若ESC出现在数据中，则在ESC前面加ESC。

缺点：依赖于8位字符的模式，而并非所有字符码都使用8位字符，如UNICODE使用16位字符。

含位填充的分界符法：每一帧的开始和结束都使用一个特殊的位模式01111110。

避免数据中出现这个位模式的方法：当发送端的数据链路层碰到数据中5个连续的位“1”时，它自动在输出流中填充一个位“0”。

当接收方看到5个连续的输入位“1”，并且后面是位“0”时，则自动去掉此“0”位。

物理层编码违例法：只使用于“物理层编码方法中包含冗余信息”的网络。

例如，以太网中，用2个物理位编码1位数据，通常，“1”位是“高-低”电平对，而“0”位是“低-高”电平对。

因此，“高-高”和“低-低”两种组合可用于帧的分界。

试题3.1 下面说法正确的有（全部）（1）在帧之间插入时间间隙也是一种成帧方法，但这些间隙有可能被挤掉或被插入其它间隙；（2）在字节填充机制中，当发送方看到数据中的标志字节时，会在其前面填充一个转义字节；（3）在位填充机制中，当遇到01111101时，则位填充后为011111001；（4）PPP协议使用的成帧方法是字节填充方案。

介质访问控制子层


4
4.2 多路访问协议
4.2.1 ALOHA协议
– 纯ALOHA – 分槽ALOHA
4.2.2 载波侦听多路访问协议
– 1坚持CSMA – 非坚持CSMA – p坚持CSMA
第四章 介质访问控制子层
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4.2.1 ALOHA协议
• ALOHA 协 议 是 70 年 代 在 夏 威 夷 大 学 由 Norman Abramson及其同事发明的，目的是为了解决地面 无线电广播信道的争用问题。
– IEEE 802.3 标准 （1985）
– IEEE 802.3u Fast Ethernet 标准（1995）
– IEEE 802.3z Gigabit Ethernet 标准（1998）
– IEEE 802.3ab Gigabit Ethernet 标准（1999）
– 10Gbps Ethernet标准（2001年？）
第四章 介质访问控制子层
12
冲突检测时间
第四章 介质访问控制子层
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4.3 Ethernet/IEEE 802.3
• 以太网发展历史
– University of Hawaii 的ALOHA 网络
– Xerox 的 2.94M 以太网（1973）
– Xerox, DEC and Intel 的 10M 以太网（DIX 标 准）（1980 Ver1；1982 Ver2 ）
2)若介质忙，继续监听直到介质空闲，重复第1步
若发送延迟1个时间单位，则重复第1步
第四章 介质访问控制子层
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CSMA/CD(冲突检测)
• 某站点想要发送数据，它首先侦听信道，如果信 道空闲，立即发送数据并进行冲突检测；如果信 道忙，根据不同的CSMA协议或等待一段时间， 或继续侦听信道，直到信道变为空闲，发送数据 并进行冲突检测。如果站点在发送数据过程中检 测到冲突，立即停止发送数据并等待一随机长的 时间，重复侦听信道。

计算机通信网第4章MAC子层


帧的接收与解析
接收方对数据帧进行 解析，提取出数据和 相关信息。
数据链路释放
通信结束后，释放数 据链路连接，回收相 关资源。
差错控制机制在数据链路层中应用
检错码
在数据帧中加入校验码，接收方通过校 验码检测数据传输过程中的错误。
流量控制
通过滑动窗口等机制控制发送方发送 数据的速率，避免接收方来不及处理
02
强制访问控制（ MAC）
基于安全策略和系统安全状态进 行访问控制，安全性高，但灵活 性和易用性相对较差。
03
基于角色的访问控 制（RBAC）
根据用户在组织中的角色分配访 问权限，适用于大型企业和组织 ，可简化权限管理。
访问控制策略制定原则和实施步骤
最小权限原则
只授予用户完成任务所需的最小权限，降低滥用风险。
静态分配
网络管理员手动为每一个网络 接口分配一个MAC地址，这种 方式适用于小型网络。
动态分配
通过网络管理协议（如DHCP ）动态分配MAC地址，这种方 式适用于大型网络。
地址解析协议（ARP）
在网络层使用IP地址进行通信 ，但在实际的数据传输过程中 ，需要使用MAC地址来定位目 标设备。ARP协议用于将32位 的IP地址转换为MAC地址。
其他MAC子层协议及标准
令牌环网（Token Ring ）
一种环形网络拓扑结构，采用令牌传递方式 实现访问控制，提供高速、可靠的数据传输 服务。
光纤分布式数据接口（FDDI ）
一种高速、高可靠性的光纤环形网络，采用令牌环 和定时令牌协议实现访问控制，适用于大型计算机 网络。
异步传输模式（ATM）
一种面向连接的、快速分组交换技术，提供 高速、低延迟的数据传输服务，适用于多媒 体通信和宽带网络应用。
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有冲突检测的CSMA


持续和非持续CSMA是对ALOHA协议的改进，它们 保证在侦听到信道忙时无新站开始发送。 带冲突检测的载波侦听多路访问CSMA/CD：若两 站侦听到信道空闲并同时开始传送，几乎会同时 检测到冲突。一旦检测到冲突，不是继续传完帧， 而是尽快停止。

CSMA/CD以及许多其他局域网协议都采用以下概念模型。 在t0点处，一个站点已完成了帧的传送，其他想要发送 的站点现在都可以尝试发送。如果两个或两个以上的站 点同时决定传送，将会产生冲突。
t0
帧
传输周期 争用周期 争用时隙
帧
帧
空闲周期
帧
时间
CSMA/CD有三种状态:竞争、传输或空闲
无冲突的协议



在CSMA/CD中，虽然抓住信道，便不会产生冲突，但 在竞争周期冲突仍不可避免。 在电缆很长而帧很短时，系统性能很低。 位图协议 二进制倒计数法 以上两协议的假设：都假定有N个站，每个站均有一个 唯一的地址，从0到N-1一一对应。 关键问题：在一次成功的传送之后，哪个站将会得到 这个竞争的信道。


非持续CSMA：在该协议中，站点发送前会侦听信道的状 态，如果没有其他站点在发送，它就开始发送。但如果 信道正在使用中，该站点将不再继续侦听信道，而是等 待一个随机的时间后，再重复上述过程。 P-持续CSMA：用于分隙信道，工作过程如下：一个站点 在发送之前，首先侦听信道，若空闲，便以概率p传送， 而以概率q=1-p把该次发送推迟到下一时隙。若下一时 隙仍空闲，便再次以概率p传送，而以概率q=1-p把该次 发送推迟到下下一时隙。此过程一直重复，直到发送成 功或另外一站开始发送为止。
波分多路访问
M个时隙用于控制 A的控制信 道被另一个 站点用来与 A 联系
A S
N+1个时隙用于数据
B的控制信道
B
B的数据信道 被B用来传 送数据
波分多路访问协议


支持三种类型的通信流量（1）恒定速率的，面向连接的 通信流量；（2）可变速率的，面向连接的通信流量；（3） 数据报流量，比如UDP分组。 每个站都有两个发送器和两个接收器。第四版书P223
多路访问协议



ALOHA协议 载波侦听多路访问协议 无冲突的协议 有限竞争协议 波分多路访问协议 无线局域网协议
ALOHA协议源自 基本思想适用于任何无协调关系的多用户竞争 单信道使用权的系统。 纯ALOHA 分隙ALOHA 区别：是否将时间分成离散的时隙。纯ALOHA 无需全局时间同步，而分隙ALOHA则必须时间 同步。
有限竞争协议



前面讨论了电缆网络中两种基本的信道获取策略：竞争法和无冲突 法。 可根据两项指标加以评定：轻载荷下的时延，重载荷下的信道利用 率。 有限竞争协议结合了竞争法和无冲突法的优点。 自适应树搜索协议 1
2 4 5 6 3 7 站点
A
B
C
D
E
F
G
H
波分多路访问协议




在波分多路访问中，每个站点分配两个信道。其中窄 信道作为通知站点的控制信道，宽信道作为站点输出 数据帧的信道。 每个信道被分成不同的时隙组。取控制信道的时隙数 为m, 数据信道的时隙数为n+1, 其中n个用于数据，最 后一个用来报告站点的状态。 在两条信道中，时隙序列无尽地循环，其中时隙0用某 种特殊的方式标记以便后续时隙识别。 所有的信道均用同一个全程时钟来同步。
载波侦听多路访问协议


载波侦听协议：网络站点侦听载波是否存在 （即有无传输）并相应动作的协议。 持续和非持续CSMA 有冲突检测的CSMA
持续和非持续CSMA




1-持续CSMA：当一个站点要传送数据时，它首先侦听信 道，看是否有其他站点正在传送。若信道忙，则持续等 待直到信道空闲，便将数据送出。若发生冲突，站点就 等待一个随机长的时间，然后重新开始。 此协议被称作1-持续CSMA。是因为站点一旦发现信道空 闲，其发送数据的概率为1。 传输延时对协议性能的影响：传输延时越长，冲突可能 性越大，系统性能也就越差。 即使传输延时为0，仍然有可能发生冲突。



4a、连续时间：帧能在任何时候开始发送。没有主时 钟将时间分隔为离散的发送区间。 4b、时隙：时间被分为离散的区间（时隙）。帧总是 在时隙开始的一瞬间开始发送。一个时隙内可发送0， 1或多个帧，它们分别对应空闲时隙、成功时隙、发生 冲突。 5a、载波侦听：所有站在使用信道以前都可以检测到 信道是否正在使用。若忙，其他站不会去使用它，直 到它变得空闲。 5b、非载波侦听：各站在使用信道前不检测信道，只 是盲目地发送，事后才能确定本次传送是否成功。
纯ALOHA




基本思想：用户只要有数据待发，就让他们发。 当产生冲突，使帧受损时，发送方只要侦听信道就 会知道。 对于LAN，反馈信息传播很快。 对于卫星网，发送方在延时270ms后才能确定。 若帧遭破坏，则发送方随机等待一段时间后重发。 竞争系统：多个用户以某种可能导致冲突的方式共 享公用信道的系统。



每站除了产生新帧外，还要产生受到冲突的重传帧。 假设每帧时内新、旧帧共传送K，也服从泊松分布， 平均值为G每帧时。 在低负荷时，S约等于0，几乎没有冲突，也不用重 传，G与S几乎相等。 在高负荷时， G>S。 在各种载荷下，S=GP0， P0——不冲突的概率
阴影帧的冲突危险区

位图协议

竞争周期恰好由N个时隙组成。若站点0想发送 一帧，它就在第0个时隙内发送1比特。该时隙 内，不允许其他任何站点发送。
8个争用时隙
0 1 2 3 4 5 6 7 1 1 1
帧 1 3 7
0 1 2 3 4 5 6 7 1 1 1 5
二进制倒计数法


每个想要使用信道的站点， 首先将其地址以二进制位串 的形式，按照由高到低的顺 序进行广播，并且假定所有 地址的长度相同。然后，将 各站的地址的对应位进行布 尔或运算。 为了避免冲突，就必须进行 仲裁：若某站发现其地址中 原本为0的高位被置换为1， 则它便放弃发送。



几乎所有的局域网都以多路复用信道作 为通信的基础。 广域网通常采用点到点连接，卫星网除外。 因此， MAC子层在局域网尤其重要。
信道分配问题


在相互竞争的多个用户之间如何分配一个单 独的广播信道。 解决的方法：静态，动态 具体算法
局域网和城域网中信道的静态分配




传统的分配单个信道的方法：频分多路复用FDM。 应用场合：用户较少且数目固定，每个用户通信量都较大。 不适用场合：用户较多且数目经常变化，通信量具有突发 性特点。 FDM 最基本的缺陷是无通信量时分配给用户的频段被浪费 了，而不能被其它用户所用。 大多数计算机系统的数据流具有突发性，因此，多数信道 在大部分时间内都被闲置了。 采用时分复用TDM会产生同样的问题。
局域网和城域网中信道的动态分配



5个关键性假定： 1 、站模型：由 N 个独立的站组成，每个站有一个可以 产生待发送帧的程序或用户。一旦生成一帧，该站就被 阻塞，直到帧被成功传出。 2、单通道假设：所有通信都通过单个信道进行。所有 的站都在该信道上发送和接收信息。尽管软件可赋予各 站优先级，但就硬件来说，各站是平等的。 3、冲突假设：若两帧同时发送，它们会相互重叠，使 信号难以辨认。所有的站都能检测到冲突。冲突的帧必 须事后重发。除了冲突产生的差错外，不再有其他任何 差错。
-
是IEEE 802.11无线局域网标准的基础 基本思想：发送站点刺激接收站点发送应答短帧，从而使得接收 站点周围的站点监听到该帧，并在一定时间内避免发送数据

基本过程



A向B发送RTS(Request To Send)帧，A周围的站 点在一定时间内不发送数据，以保证CTS帧返回 给A； B向A回答CTS(Clear To Send)帧，B周围的站点 在一定时间内不发送数据，以保证A发送完数据； A开始发送 若发生冲突，采用二进制指数后退算法等待随机 时间，再重新开始。
分隙ALOHA



可将系统利用率提高一倍。 方法是：把时间分为离散的时间段，每段时间 对应一帧。 要求用户时间同步。 方法之一：设置一个特殊的站点，在每段时间 的开始像时钟一样发送一个信号。 为了和纯ALOHA方法相区别,被称为分隙ALOHA



在分隙ALOHA方法中，计算机并不是在按下回 车键后就立即传送信息帧，而是要等到下一时 隙开始时才传送。 由于冲突危险区减少为原来的一半，所以在任 一帧的时隙内无其他帧发送的概率为e-G，从而 得出： S=Ge-G . 从图（第四版书P215）中关系看出，当G=1时， 吞吐率S最大，其值为S=1/e=0.368.
-
暴露站点问题（exposed station problem）
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由于非竞争者距离发送站点太近，从而导致介质非 竞争者不能发送数据的问题称为暴露站点问题。 B向A发送数据，被C监听到，导致C不能向D发送 数据。
无线LAN协议

MACA（Multiple Access with Collision Avoidance）

在 ALOHA系统中，各帧长度相同，能使系统取得 最大吞吐率。
A B C D E
在纯ALOHA中,完全任意地发送帧

ALOHA信道的效率？

没有发生冲突的帧比例有多大？ 第四版书P213的一个情景。



“帧时”：表示发送一个标准长度的帧所需的时间，也就 是帧长度除以位传输率。 假定无限多的用户产生的新帧服从泊松分布，平均每帧时 产生S个新帧。 若S>1，则几乎每帧都会受到冲突。 合理值要求在0<s<1。