介质访问控制PPT教案课件

1、会计学1介质访问控制5-2理想的多址访问协议速率为R bps的广播信道1. 当一个节点有数据发送时，它能以R bps的速率发送.2. 当有M个节点要发送数据，每个节点的平均发送速率为 R/M3. 完全分散:不需要主节点协调传输不需要时钟、时隙同步4. 简单第1页/共24页5-3MAC 协议:分类3大类:信道划分把信道划分为小“片” (时隙，频分，码分)给节点分配专用的小“片”随机访问不划分信道，允许冲突能从冲突中“恢复”轮流通过集中调整共享访问避免冲突第2页/共24页5-4时分多路访问: TDMATDMA: time division multiple access 轮流访问信道在每个循环中，

2、每个站点得到一个固定长度的时隙时隙长度通常为数据服务单元的发送时间未被使用的时隙空闲例子：6个站点的局域网， 1,3,4 被使用，2,5,6空闲 第3页/共24页5-5频分多路访问: FDMAFDMA: frequency division multiple access 信道被分成不同频段每个站点分配一个固定的频段未被使用的频段空闲例子：6个站点的局域网， 1,3,4 被使用，2,5,6空闲frequency bandstime第4页/共24页5-6频分多路复用 频分多路复用的原理图 第5页/共24页5-7码分多路访问 (CDMA)CDMA (Code Division Multiple A

3、ccess) 每个节点分配一个唯一的码片每个节点用它唯一的码片来对它发送的数据进行编码允许多个节点“共存” ，信号可叠加，即可以同时传输数据而无冲突 (如果编码 是“正交化”的)第6页/共24页5-8波分多路复用 波分多路复用第7页/共24页5-9随机访问协议节点有数据包发送以信道满数据率R传送节点间没有协调者2个或更多的发送节点 - “冲突collision”,随机访问MAC协议要求: 能够检测冲突能够从冲突中恢复 (例如：通过延时重传)随机访问MAC协议实例：ALOHA时隙ALOHACSMA, CSMA/CD, CSMA/CA第8页/共24页5-10ALOHAAlOHA系统的一般模型第9页

4、/共24页5-11时隙ALOHA假设所有帧大小相同时间被划分为相同大小的时隙，一个时隙等于传送一帧的时间节点只能在一个时隙的开始才能传送节点需要同步如果一个时隙有多个节点同时传送，所有节点都能检测到冲突实现当节点要发送新帧，它等到下一时隙开始时传送没有冲突，节点可以在下一时隙发送新帧如果有冲突，节点在随后的时隙以概率p重传该帧，直到成功为止。第10页/共24页5-12时隙ALOHA(S-ALOHA)(1)目的：为了提高随机接入系统的吞吐量，可以将所有各站在时间上都同步起来，并将时间划分为一段段等长的时隙T0, 同时规定，不论帧在何时产生，它只能在每个时隙开始时才能发送出去。这样的ALOHA系统

5、称为时隙ALOHA(S-ALOHA)。工作原理：第11页/共24页5-13时隙ALOHA优点单个活跃节点可以持续以满速率传送帧具有高分散性: 只需节点的时隙同步简单缺点冲突，浪费时隙空闲时隙第12页/共24页5-14时隙Aloha效率假设有N个节点，每个节点在时隙以概率p发送一个节点在一个时隙成功传送的概率 = p(1-p)N-1任一节点传送成功的概率 = Np(1-p)N-1 为了得到N个活跃节点的最大效率，必须找出使表达式Np(1-p)N-1 取最大值的p*为了得到大量活跃节点的最大效率， 我们求N趋近无穷时Np*(1-p*)N-1 极限值，计算可知最大效率为1/e =0 .37效率 ：当

6、有很多节点，每个节点有很多帧要发送时，成功时隙所占的百分比最佳: 信道有 37%的有效传输第13页/共24页5-15纯ALOHA图4-3-2 纯ALOHA的工作原理第14页/共24页5-16纯 (非时隙) ALOHA非时隙Aloha: 简单，不需同步帧一到达 立即传输冲突概率增加:在t0发送的帧和在 t0-1,t0+1的发送的其它帧冲突第15页/共24页5-17纯Aloha效率P(给定节点成功传送) = P(节点传送) . P(没有其他节点在t0-1,t0内传送) . P(没有其他节点在t0,t0 +1内传送) = p . (1-p)N-1 . (1-p)N-1 = p . (1-p)2(N-

7、1) 选择p值，然后求N-无穷时的极限. 最大效率= 1/(2e) = 0.18 第16页/共24页5-18“轮转”MAC协议分割信道MAC协议在高负载的情况下，信道共享公平高效低负载效率低：延迟访问，如果只有一个活跃节点只分配了 1/N的带宽随机访问MAC协议低负载效率高：单个节点可以获得整个信道高负载：冲突开销大“轮转”协议两者的折中!第17页/共24页5-19多址访问协议-轮流协议第一种：轮询协议一个节点被指定为主节点，主节点以循环的方式轮询每个节点。主节点首先给节点1发送一个报文，告诉它能够传输的最大帧数，节点1传完之后，主节点告诉节点2能够传输的最大帧数，以这种方式继续。（主节点可以

8、观察信道上是否有信号来判断某个节点是否完成了发送）第18页/共24页5-20多址访问协议-轮流协议第二种：令牌传递协议没有主节点，一个称为令牌的帧在节点之间传输，当一个节点收到令牌时，只有当它有数据要传输，它才持有这个令牌，否则向下一个节点转发令牌。第19页/共24页5-21“轮转” MAC协议轮询: 主节点轮流 “邀请”从属节点传送数据关注：轮询开销 延迟主节点失效，整个网络失效令牌传递：控制令牌从一个节点顺序传到下一个节点令牌消息关注：令牌开销延时令牌失效 第20页/共24页5-22令牌环网的基本原理令牌环是一种适用于环形网络的分布式介质访问控制方式。其有如下特点：一个环只有一个令牌；令牌是站点能进行数据发送的凭证，只有获得令牌的站点才能进入数据发送工作方式；令牌环绕环行驶。令牌有“忙（Busy）”和“空闲（Free）”两种信息状态。第21页/共24页5-23令牌环访问基本原理 当一个站点要发送数据时，必须等待空令牌通过本站，然后将令牌改成忙令牌，然后把数据发送到环网。数据在环上循环一周后再回到发送站，由发送站将帧从环上移去，同时将忙令牌改成空令牌，传给下一个站。数据帧环绕通过各站时，各站都要将帧的地址与本站地址相互比较，如果地址相符，则将帧拷贝到本站缓冲区，同时将帧送回环，使帧继续沿环传送；如地址不符则简单