数据通讯与计算机网络讲义 12章.ppt

第12章 1 第12章 多路访问 对共享介质的访问控制机制 第12章 2 成帧 流控 差控 共享链路 LLC MAC IEEE802局域网的 第12章 3 ALOHA AdditiveLinkOnHawaiiCSMA CarrierSenseMultipleAccessCSMA CD CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetectionCSMA CA CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionAvoidance 12 1随机访问控制 第12章 4 纯ALOHA ALOHA 第12章 5 纯ALOHA协议工作流程 第12章 6 某无线ALOHA网络中终端的最大距离为600km 信号传播速度为3 108m s 则传播时延Tp 600 103 3 108 2ms 对不同的重发次数K 可确定不同的等待时间TB 例12 1 对K 1 R 0 1 TB可取0ms 0 2ms 或2ms 1 2ms 对K 2 R 0 1 2 3 TB可取0 2 4 6ms 对K 3 R 0 1 2 3 4 5 6 7 TB可取0 2 4 14ms 对K 10 取K 10 二进制退避指数算法 解 第12章 7 纯ALOHA协议的脆弱时间 第12章 8 某纯ALOHA网络的共享信道的数据率为200kbps 帧长为200bit 要使该网络不发生冲突 对各站的发送有何要求 例12 2 帧的发送时延为Tfr 200bits 200kbps 1ms 脆弱时间为2 1ms 2ms 要使各站的帧不发生冲突 要求一个站在开始发送时刻的前1ms以内以及之后的1ms内 无其它站开始发送 解 第12章 9 纯ALOHA协议的吞吐量 S G e 2G 帧 Tfr 最大吞吐量 Smax 0 184 当G 0 5帧 Tfr 第12章 10 T k e T k 泊松过程若存在大量信源 各信源随机发送报文 且每个信源的发送量较小 则在 一定时间中发出的总报文数 随机变量 服从泊松分布 定义 若在时间间隔T内 到达了k个报文的概率为 P T秒内到达k个报文 其中 为报文的平均到达率 则称这种到达过程为泊松过程 第12章 11 前一个报文到达后 第二个报文在之后t t t内到达 的概率 设P t内无报文到达 在t t t内有一个报文到达 a t t t t t 前一报文到达 后一报文到达 有a t t P t内无报文到达 P 在t t t内有一个报文到达 e t t e t 即a t e t t 0 称a t 为 报文到达间隔t的概率密度函数 t为随机变量 报文的平均到达间隔 第12章 12 帧发送成功的条件 该帧同前帧和后帧到达时刻的间隔均大于Tfr 纯ALOHA系统的吞吐量 定义 吞吐量S Tfr时间内成功发送的平均帧数 网络负载G Tfr时间内发送到网络 公共信道 上的平均帧数 有G Tfr G包括发送成功以及发生冲突而重发的帧 在稳定状态下 有S G P 发送成功 而P 发送成功 P 连续两个 到达间隔 Tfr P 到达间隔 Tfr 2 设帧的到达符合泊松过程 则 到达间隔 的概率密度为a t e t P 到达间隔 Tfr 第12章 13 有P 发送成功 e 2G 即S G e 2G 帧 Tfr 以每Tfr内的帧数为量纲的吞吐量 设n为每秒中含有的Tfr数目 有n S n G e 2GS G e 2G 帧 秒 以每秒内的帧数为量纲的吞吐量 注 S的极大值点为Smax 0 184 G 0 5 G 0 5为不稳定区域 一般取S 10 成功概率 吞吐量 第12章 14 某纯ALOHA网络的共享信道的数据率为200kbps 帧长为200bit 若该网络单位时间发送到网络上的帧数如下 求该网络的吞吐量 a 1000帧 秒b 500帧 秒c 250帧 秒 例12 3 帧的发送时延Tfr 200 200kbps 1ms a 网络每秒产生1000帧 则每1ms产生1帧 即G 1帧 Tfr S G e 2G 1 e 2 0 135帧 Tfr 135帧 s 每秒发送的1000帧中有135帧成功发送 成功概率为13 5 解 第12章 15 b 网络每秒产生500帧 则每1ms产生0 5帧 即G 0 5帧 Tfr S G e 2G 0 5 e 1 0 184帧 Tfr 184帧 s 92 每秒发送的500帧中有184 92 帧发送成功 这是最大吞吐量 成功概率为36 8 c 网络每秒产生250帧 则每1ms产生0 25帧 即G 0 25帧 Tfr S G e 2G 0 25 e 0 5 0 152帧 Tfr 152帧 s 38 每秒发送的250帧中有152 38 帧发送成功 成功概率为60 7 第12章 16 时隙ALOHA 第12章 17 时隙ALOHA协议的脆弱时间 第12章 18 时隙ALOHA协议的吞吐量 S G e G 帧 Tfr 最大吞吐量 Smax 0 368 当G 1帧 Tfr 第12章 19 时隙ALOHA系统的吞吐量S P 本帧发送成功 P 本帧同前帧的 到达间隔 Tfr Tx P 本帧同后帧的 到达间隔 Tx a t e t G Tfr 则S G e G 帧 Tfr Smax 0 368 帧 Tfr G 1 稳定工作区G 1 0 第12章 20 例12 4 解 某时隙ALOHA网络的共享信道的数据率为200kbps 帧长为200bit 若该网络单位时间发送到网络上的帧数如下 求该网络的吞吐量 a 1000帧 秒b 500帧 秒c 250帧 秒 帧的发送时延Tfr 200 200kbps 1ms a 网络每秒产生1000帧 则每1ms产生1帧 即G 1帧 Tfr S G e G 1 e 1 0 368帧 Tfr 368帧 s 每秒发送的1000帧中有368帧成功发送 最大吞吐量 第12章 21 b 网络每秒产生500帧 则每1ms产生0 5帧 即G 0 5帧 Tfr S G e G 0 5 e 0 5 0 303帧 Tfr 303帧 s 151 每秒发送的500帧中有303 151 帧发送成功 c 网络每秒产生250帧 则每1ms产生0 25帧 即G 0 25帧 Tfr S G e G 0 25 e 0 25 0 195帧 Tfr 195帧 s 49 每秒发送的250帧中有195 49 帧发送成功 第12章 22 CSMA CarrierSenseMultipleAccess 各站在发送前先监听信道是否空闲 可减少冲突 但不能消除冲突 第12章 23 CSMA协议的脆弱时间 Tp 监听无效区Tfr 监听有效区 CSMA监听成功概率 Tfr Tp Tfr CSMA有效应用条件 Tfr Tp Tfr 第12章 24 三种坚持策略 第12章 25 第12章 26 CSMA CD CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection 第12章 27 CSMA CD对帧的最小长度要求 CD 在帧发送期间 Tfr 同时进行 须Tfr 2TP 由Tfr L R 对已定的数据率R和传播时延Tp 限定了最小帧长度L 第12章 28 某网络采用CSMA CD协议 数据率为10Mbps 若最大传播时延为25 6 s 计算最小帧长 帧的发送时延的下限为Tfr 2 Tp 51 2 s 帧的最小长度为L 10Mbps 51 2 s 512bits 64bytes 例12 5 解 第12章 29 无ACK CSMA CD协议流程图 第12章 30 共享介质上的信号能量 正常 冲突 空闲 冲突判别方式 检测接收信号的幅度 多路信号迭加结果使信号幅度超过正常值 检测脉冲的过零点位置 多路信号迭加的结果造成过零位置偏移 发送的同时进行接收 比较比特序列 第12章 31 CSMA CA CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionAvoidance 在无线网络中 CD 机制不便使用 第12章 32 在CSMA CA协议中 使用三种IFS inter framespace 来区分所要发送的帧的优先级 竞争窗口 由定时器标识的随机时间段 若信道空闲 定时器计时 若信道忙 停止计时 继续监听 becomesidleagain ForACK 第12章 33 CSMA CA协议流程图 第12章 34 预约 12 2受控访问 第12章 35 选择 询问 轮询 第12章 36 令牌传递 第12章 37 逻辑环与其物理拓扑 第12章 38 12 3信道划分 Frequency divisionmultipleaccess FDMA 第12章 39 Time divisionmultipleaccess TDMA 第12章 40 Code divisionmultipleaccess CDMA 某站接收第1站的数据 第