《计算机网络》3省公开课金奖全国赛课一等奖微课获奖课件

第三章介质访问子层MAC子层基本功效是：怎样确定网上哪一台计算机占有介质（信道）进行发送，或者说，怎样分配介质问题。介质分配方法可分为两大类：一、静态分配，比如频分多路复用（FDM）、异步分时复用（ATDM）和同时分时复用（STDM）等。二、动态分配，又分为：1.集中式，比如问询式和100VG_AnyLAN请求优先级，等等。2.分布式，比如以太网、IEEE802.3CSMA/CD协议，令牌协议以及通信中码分多址（CDMA）协议等。11/28第一节信道静态分配所谓介质静态分配是指介质分配给谁是预先确定好，与介质实际发送情况无关。介质静态分配又可分为以下几个：一．频分多路复用（FDM）这种方法用于模拟信道分配二．同时分时复用（STDM）比如一个E1信道能够传送30路话音和对应信令。但每一个信号都分配在确定时隙上传送，所以称为同时分时复用。三．异步分时复用（ATDM），将多个异步信号放在同一个信道上传送，抵达目标后再分开。为了处理不一样异步信号在同一个信道传送问题，在复用前必须进行缓存。四、波分多路复用WDM（WavelenghDivisionMultiplexing）采取光波折射原理，使用衍射光栅或梭柱。通道两端波长差Δλ在10~100纳米范围内称为WDM，在1~10纳米范围内称为密集波分复用DWDM。当前见到报导，一根光纤能够传送256×40Gbps=10.24Tbps.信号。22/28Poisson分布（泊松分布）稳定而与过去独立事件在间隔t内发生k次概率是:

第二节动态分配数学基础是单位时间内发生平均次数。33/28证实：取，在内，发生一次事件概率发生屡次事件概率不发生事件概率

一、先求P0（t）44/28两边取极限：即：初始条件P0（0）=1解得：即：55/28即：两边取极限：二、再求Pk（T）66/28初始条件：Pk（0）=0从开始递推：解：77/28在时间间隔t内，事件平均发生次数：，即单位时间内发生事件平均次数88/28例：假设电话呼叫按每小时平均30次Poisson过程进行改变，试问在5分钟间隔内不呼叫和有3次呼叫概率各为多少？解：99/281010/28二．和Poisson分布有两离散随机变量k1,k2，则k=k1+k2分布是1111/28对可数多个离散变量k1,k2,......kn和分布仍为Poisson分布即网上多计算机发送帧数量也服从泊松分布。1212/28第三节信道动态分配基本假设（5个）1．站模型假设n站，每站发数据服从泊松分布2．单信道3．冲突假设4．站发送时间4a．时间连续性假设4b．时间分槽假设4c．其它时间假设5．载波监听假设5a．发送前监听5b．发送前后均监听5c．发送前后均不监听1313/283-3-1ALOHA系统一．纯ALOHA采取假设：1，2，3，4a，5c前提条件：各帧长度相同帧时tf：发送一个标准长度帧所需时间产生率（负载）G：每帧时发送平均帧数G=αtf1414/28吞吐率S：每帧时网络成功发送平均帧数我们有0<=S<=1G>=S现在求吞吐率SS=GP成P成为成功发送帧概率tt0-tft0t0+tf冲突危险区↓发送一帧1515/28若要取得最大吞吐率，对上式求导，令1616/281717/28二．分槽ALOHA采取假设：1，2，3，4b，5c通常时槽=帧时，但不一定。tf0-tft0t0+tf冲突危险区发送一帧↓1818/283-3-2载波监听多路访问CSMA类协议一、1-坚持（1-persistent）CSMA协议每站发送前监听信道：若忙，则不发送；等候直到信道闲再发送。其吞吐率和负载关系如图3.4所表示。

二、不坚持（Nonpersistent）CSMA协议每站发送前监听信道：若忙，则等候一个随机时间再监听；若空则发送。其吞吐率和负载关系如图3.4所表示。这种协议比上一协议轻易防止冲突，因而吞吐率较高，但延迟较大。

三、p-坚持（p-persistent）CSMA协议每站发送前监听信道：若忙，则下一个时槽再监听；若空，则以概率p发送，而以概率1-p推到下一时槽再监听。1919/28四．CSMA/CD

每站发送前像1-坚持CSMA那样监听信道：若忙，则不发送；等候直到信道闲再发送。而且发送后还要监听信道，若监听到冲突则停顿发送。重试；若监听到无冲突则成功。

发送后要监听多少时间？2ττ是网上最远两站间信号传送时间，包含设备延迟时间和介质传输时间之和。

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第三章习题1、纯ALOHA信道容量为1Mpbs.每帧1000位，平均每秒有1000帧要发送（含始发帧和重发帧）求吞吐率。2、1万个站竟争使用一个分槽ALOHHA信道，各站每小时平均发出18个帧。时槽长度为125微秒，总产生率（负载）为多少?3、总线网下有8个站，采取基本位图法，当8个站均要发送或仅有一站要发送时，试画出其总线工作示意图。设竟争时槽8×51微秒，数据帧长1ms，其效率和平均拖延为多少?4、设平均每帧时有10帧和0.1帧要发送。求分槽ALOH协议吞吐率并比较二者效率和拖延.2121/28重负载时，吞吐率降低非常快效率η：指发送帧连续时间与为了发送帧花掉总时间（包含竞争时间和发送连续时间等等）之比平均值。拖延τ：指有帧要发送到实际开始发送所需平均等候时间。有冲突协议（ALOHA类和CSMA类）重负载时效率η低轻负载时拖延τ低为提升吞吐率和效率，开发了无冲突协议3-3-3无冲突协议2222/28一、基本位图法其中，n为竞争时槽时间；d为发送1帧连续时间；m为网上站数。2323/28二、二进制倒计数（BinaryCountdown）法

这种方法是位图法变种。为了提升效率，降低竞争时槽位数。对于n个站系统，竞争时槽不是n位，而是log2n位。11111.将自己站站号二进制数，从高位到低位写入竞争时槽，1写入1；0不写。2.若本站未写入前，若发觉竞争时槽更高位已被写入1，则停顿写入，而且放弃发送。3.紧随竞争时槽后传送时间仅允许站号为竞争时槽写入数一个站发送轻负载时重负载时2424/28二进制倒计数法竞争槽时间包含有源站序号，假如把它视为发送帧源地址码，那么，二进制倒计数法不论负载轻重，其效率最高为100%；其延迟最低轻负载时为0。3-4有限竞争协议竞争类协议（ALOHA类和CSMA类协议）轻负载时拖延小，但重负载时效率低；而无冲突协议，轻负载时拖延较大，而重负载时效率较高。人们期望着研究出一个协议，兼有二者优点，即轻负载时延迟小，而重负载时效率高。有限竞争协议就是这么协议。有限竞争协议分为静态分组法和动态分组法两种。2525/28一、静态分组法

设一个分槽ALOHA系统，有n个站。每个站产生率均为Gi。我们将n个站共分为个组，每个组含有m个站。应该使每个组总产生率G=mGi为1，以确保吞吐率最大。则m=1/G，这么能够确保每个组吞吐率为0.37下面举两个特例：1.Gi=1时，m=1，本法成为位图法一无冲突协议。2.Gi=时，n=m本法成为分槽ALOHA协议——竞争类协议。2626/28二、动态分组法——适应树搜索协议A

BCDEFG01234567