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载波侦听多址访问协议网络的仿真与分析 导读：载波侦听多址访问协议网络的仿真与分析引言 以太网技术是当代一种非常重要的局域网建网技术，其特点是简单，灵活，易于实施，其 他技术一直难以取代以太网所采用的访问控制协议，5g共建共享:简单”省钱”思维不可取载波侦听多址访问协议网络的仿真与分析引言 以太网技术是当代一种非常重要的局域网建网技术，其特点是简单，灵活，易于实施，其 他技术一直难以取代以太网所采用的访问控制协议，即本文所要研究的 CSMA 协议和 ALOHA 协议.网络仿真分析是通过配置网络环境，分析网络协议对网络性能的影响.网络 在执行某一协议时，网络节点链路等状态对协议本身的反映，通过性能分析可以精确的预 测网络的性能. 文中主要运用 OPNET 对纯 ALOHA 协议和 1- 坚持型 CSMA 协议建立网络模型，目的是 分析，评价此两种网络的性能，充分说明 CSMA 协议相对于 ALOHA 协议在网络吞吐量 和稳定程度上的优越性. 1 随机多址接入协议 随机多址协议又叫做有竞争的多址接入协议.网络中的节点在网络中的地位是等同的，各节 点通过竞争获得信道的使用权. 随机多址接入协议又可细分为完全随机多址接入协议（ALOHA 协议）和载波侦听型多址 接入协议.不论是那种随机多址接入协议，主要关心两个方面的问题：一个是稳态情况下系 统的通过率和时延性能，另一个是系统的稳定性. 1.1 纯 ALOHA 协议 纯 ALOHA 协议是最基本的 ALOHA 协议.只要有新的分组到达，就立即被发送并期望不 与别的分组发生碰撞.一旦分组发生碰撞，则随机退避一段时间后进行重传. 如果从数据分组开始发送的时间起点到其传输结束的这段时间内，没有其他数据分组发 送，则该分组就不会和其他分组发生碰撞.在纯 ALOHA 协议中，只有在数据分组的易受 破坏区间内没有其他分组传输，则该分组才可以成功传输.计算 ALOHA 协议的通过率（吞 吐量）为：假定设系统有无穷个节点，假设重传的时延足够随机，重传分组和新到达分组 合成的分组刘是到达率为 G 的 Possion 分布过程.在单位时间内产生 k 个分组的概率为：1.2 载波侦听型多址协议接入协议（CSMA） CSMA 协议是从 ALOHA 协议演变出的一种改进型协议，它采用了附加的硬件装置，每 个节点都能够检测侦听到信道上有无分组在传输.如果一个节点有分组要传输，它首先检测 信道是否空闲，如果信道有其它分组在传输，则该节点可以等到信道空闲后再传输，这样 可以减少要发送的分组之间的碰撞，提高系统的利用率. CSMA 协议可细分为几种不同的实现形式：非坚持型 CSMA,1 坚持型 CSMA 和 p- 坚持 型 CSMA.所谓 1- 坚持型 CSMA 是指当分组到达时，若信道空闲，则立即发送分组；若 信道处于忙状态，则该节点一直监测此信道状态，直到检测到信道空闲后，立即发送该分 组. 2 对 CSMA 和 ALOHA 协议的比对与分析 2.1 在 20 个节点下进行的 CSMA 和 ALOHA 协议的分析 理论上 CSMA 协议在任何负载量得情况下都比 ALOHA 协议要好.原理可知纯 ALOHA 协议下吞吐量 S 与信道负载 G 之间的关系为 :S = Ge.2G. 当 G=0.5 时有最大值 S=1/2e 约等于 1.84.此时的信道负载的数值 G 也在 0.5 左右，这点 说明了原理上的纯 ALOHA 协议的最大值点与仿真值相似，验证了原理的正确性. 由原理上可得 1- 坚持型 CSMA 在忽略传播时延的情况下信道吞吐率和信道负载之间的 关系为 :S = G（1+G）e/ （G + e）. 经过计算当 G=1 时，S 的值约为 53%.由图 1 可知，仿真结果和理论结果相当的接近，由 此可以说明原理的正确性.2.2 在 60 个节点下进行的 CSMA 和 ALOHA 协议的比对与分析 由图 2 看出由于节点数的增多，总线的业务量明显增加.在