信道划分介质访问控制

本节内容信道划分介质访问控制研/CSKAOYAN什么是“介质访问控制”？介质访问控制（MediumAccessControl，MAC）

：多个节点共享同一个“总线型”广播信道时，可能发生“信号冲突”。应该怎么控制各节点对传输介质的访问，才能减少冲突，甚至避免冲突？如：有线通信•早期的网络中，常用一条同轴电缆连接多个节点•用集线器连接多个节点•WiFi、5G等无线通信研/CSKAOYAN408考研大纲（链路层部分）研/CSKAOYAN知识总览研/CSKAOYAN时分复用（TDM）寝室AV我50助我参加肯德基疯狂星期四DBV我20助我拿下金拱门麦辣鸡腿堡EC爸爸，明天点名你帮我答个到F研/CSKAOYAN时分复用（TDM）我有一计：A、B、C轮流发言每人固定发言1分钟寝室A多个节点共享同一个声音信道，若D同时发送声音信号，会相互干扰BV我50助我参加肯德基疯狂星期四EV我20助我拿下金拱门麦辣鸡腿堡爸爸，明天点名你帮我答个到CF研/CSKAOYAN时分复用（TDM）时隙如何解决？可统计每个节点对信道的使用需求，动态按需分配时隙时分复用（TimeDivisionMultiplexing，TDM）——将时间分为等长的“TDM帧”，每个“TDM帧”又分为等长的m个“时隙”，将m个时隙分配给m对用户（节点）使用A共享信道DTDM的缺点：B•每个节点最多只能分配到信道总带宽的!E"•如果某节点暂不发送数据，会导致被分配CF的“时隙”闲置，信道利用率低研/CSKAOYANAA统计时分复用（STDM）AAAAAA时隙统计时分复用（StatisticTimeDivisionMultiplexing，STDM）——又称异步时分复用，

在TDM的基础上，动态按序分配时隙STDM的优点：•

如果需要时，一个节点可以在一段时间内获得所有的信道带宽资源•

如果某节点暂不发送数据，可以不分配“时隙”

，信道利用率更高的“时隙”闲置，信道利用率低TDM的缺点：•每个节点最多只能分配到信道总带宽的!"•如果某节点暂不发送数据，会导致被分配研/CSKAOYAN频分复用（FDM）寝室两个声咸鱼1号→A多个节点共享同一个声音信道，若D结论：如果两个信号频率很同时发送声音信号，会相互干扰接近，就很难音信号“分辨”出来的频率咸鱼2号→BV我50助我参加肯德基疯狂星期四E很接近←这是你☺V我20助我拿下金拱门麦辣鸡腿堡爸爸，明天点名你帮我答个到C生活小经验：F虽然多个声音信号叠加后听起来比较嘈杂，但你的耳朵通常能把你想听的声音信号“分辨”出来除非……研/CSKAOYAN频分复用（FDM）寝室两个声咸鱼1号→A多个节点共享同一个声音信道，若D结论：如果两个信号频率区别很同时发送声音信号，会相互干扰大，就很容易音信号“分辨”出来的频率咸鱼2号→BV我50助我参加肯德基疯狂星期四E区别很←这是你☺V我20助我拿下金拱门麦辣鸡腿堡爸爸，明天点名你帮我答个到大(变态版)C生活小经验：F虽然多个声音信号叠加后听起来比较嘈杂，但你的耳朵通常能把你想听的声音信号“分辨”出来除非……研/CSKAOYAN频分复用（FDM）寝室使用高音信号：A多个节点共享同一个声音信道，若D13000Hz~20000Hz同时发送声音信号，会相互干扰隔离频带使用中音信号：BV我50助我参加肯德基疯狂星期四EV我20助我拿下金拱门麦辣鸡腿堡爸爸，明天点名你帮我答个到6000Hz~12500Hz隔离频带使用低音信号：C声音信号频带范围：20Hz~20000HzF20Hz~5500Hz声音信道带宽：19800Hz研/CSKAOYANTips：正经人类音域范围是64Hz~2048Hz👇这个例子别当真频分复用（FDM）寝室使用高音信号：AV我50助我参加肯德基疯狂星期四D←接收高音信号13000Hz~20000Hz隔离频带使用中音信号：BV我20助我拿下金拱门麦辣鸡腿堡E←接收中音信号6000Hz~12500Hz隔离频带使用低音信号：C爸爸，明天点名你帮我答个到F←接收低音信号20Hz~5500Hz研/CSKAOYAN频分复用（FDM）将各节点发出的信号“复合”后传输到共享信道上当前分配给节点对A、D使用的频带防止子信道间相互干扰将各个子频带信号“分离”出来总频带范围（Hz）即

总带宽频分复用（FrequencyDivisionMul9plexing，FDM）是将信道的总频带划分为多个子频带，

每个子频带作为一个子信道，每对用户使用一个子信道进行通信FDM的优缺点：•优点：各节点可同时发送信号；充分利用了信道带宽（Hz）•缺点：FDM技术只能用于模拟信号的传输研/CSKAOYAN波分复用（WDM）将各节点发出的不同波长的光信号“复合”后传输到光纤上光的频率与波长负相关C=λfC代表光速，λ代表波长，f代表频率防止子信道间相互干扰将不同波长的光信号“分离”出来总频带范围（Hz）即

总带宽波分复用（WelengthDivisionMultiplexing，WDM）——即光的频分复用Tips：光信号的频带范围（带宽）非常大，因此很适合采用波分复用技术，将一根光纤在逻辑上拆分为多个子信道研/CSKAOYAN码分复用（CDM）两个节点A站CDM技术允相互干扰，相互叠加。同时发送信号接收方有办法将来自各节点的信号值“分离”出来C站B站背景：2G、3G某著名企业网络时代，节点和节点之间的通信常使用CDMA（CodeDivisionMultipleAccess）技术底层原理就是

码分复用（CodeDivisionMulNplexing，CDM）研/CSKAOYAN码分复用（CDM）研/CSKAOYAN各节点用专属“码片序列”发送数据注：C站已提前知道通信范围内所有节点的“码片序列”是多少A站C站C收到信号值(1,1,1,1)(-1,-1,-1,-1)(1,1,1,1)通过信号值可以判断这些要求：相B站数据是“谁发来的”A的m维码片序列

𝒂=(1,1,1,1)A站发送信号值=

𝒂"=(1,1,1,1)表示二进制1A站发送信号值=−𝒂"=(-1,-1,-1,-1)表示二进制0互正交B的m维码片序列

𝒃=(1,-1,1,-1)B站发送信号值=

𝒃"=(1,-1,1,-1)表示二进制1𝒂

·

𝒃

=0B站发送信号值=−𝒃"=(-1,1,-1,1)表示二进制0𝒂

·

𝒄

=0𝒃

·

𝒄

=0C的m维码片序列

𝒄=(1,1,-1,-1)C站发送信号值=

𝒄"=(1,1,-1,-1)表示二进制1C站发送信号值=−𝒄"=(-1,-1,1,1)表示二进制0研/CSKAOYAN信号在传输过程中“叠加”两个节点同时发送A站C站C收到“叠加”信号值信号(0,2,0,2)𝒂

+

(−𝒃)

B站要求：相A的m维码片序列

𝒂=(1,1,1,1)A站发送信号值=

𝒂"=(1,1,1,1)表示二进制1A站发送信号值=−𝒂"=(-1,-1,-1,-1)表示二进制0互正交B的m维码片序列

𝒃=(1,-1,1,-1)B站发送信号值=

𝒃"=(1,-1,1,-1)表示二进制1𝒂

·

𝒃

=0B站发送信号值=−𝒃"=(-1,1,-1,1)表示二进制0𝒂

·

𝒄

=0𝒃

·

𝒄

=0C的m维码片序列

𝒄=(1,1,-1,-1)C站发送信号值=

𝒄"=(1,1,-1,-1)表示二进制1C站发送信号值=−𝒄"=(-1,-1,1,1)表示二进制0研/CSKAOYAN从叠加信号中“分离”出各节点发来的数据两个节点同时发送A站C站C收到“叠加”信号值信号(0,2,0,2)𝒂

+

(−𝒃)

要求：相B站与节点A的码片序列作“规格化内积”𝟏𝒎

𝒂

·(𝒂

+

(−𝒃))

=𝟏𝒎

𝒂

·

𝒂=1A的m维码片序列

𝒂=(1,1,1,1)比特1互正交𝒂

·

𝒃

=0B的m维码片序列

𝒃=(1,-1,1,-1)与节点B的码片序列作“规格化内积”𝒂

·

𝒄

=0C的m维码片序列

𝒄=(1,1,-1,-1)𝟏𝒎

𝒃

·(𝒂

+

(−𝒃))

=𝟏𝒎

𝒃

·(−𝒃)=-1𝒃

·

𝒄

=0比特0研/CSKAOYAN从叠加信号中“分离”出各节点发来的数据两个节点同时发送A站C站C收到更多的“叠加”信号值信号(2,0,2,0)(0,-2,0,-2)(0,2,0,2)𝒂

+

𝒃

−𝒂

+

𝒃

𝒂

+

(−𝒃)

节点A发了什么数据？要求：相B站与节点A的码片序列作“规格化内积”A的m维码片序列

𝒂=(1,1,1,1)𝟏𝒎

𝒂

·(𝒂

+

𝒃)

=𝟏𝒎

𝒂

·

𝒂=1B的m维码片序列

𝒃=(1,-1,1,-1)𝟏𝒎

𝒂

·(−𝒂

+

𝒃

)

=𝟏𝒎

𝒂

·(−𝒂)=

-1互正交𝒂

·

𝒃

=0𝟏𝒎

𝒂

·(𝒂

+

(−𝒃))

=𝟏𝒎

𝒂

·

𝒂=1𝒂

·

𝒄

=0𝒃

·

𝒄

=0C的m维码片序列

𝒄=(1,1,-1,-1)比特1比特0比特1研/CSKAOYAN从叠加信号中“分离”出各节点发来的数据两个节点同时发送A站C站C收到更多的“叠加”信号值信号(2,0,2,0)(0,-2,0,-2)(0,2,0,2)𝒂

+

𝒃

−𝒂

+

𝒃

𝒂

+

(−𝒃)

节点B发了什么数据？要求：相B站与节点B的码片序列作“规格化内积”A的m维码片序列

𝒂=(1,1,1,1)𝟏𝒎

𝒃

·(𝒂

+

𝒃)

=𝟏𝒎

𝒃

·

𝒃=1互正交B的m维码片序列

𝒃=(1,-1,1,-1)𝟏𝒎

𝒃

·(−𝒂

+

𝒃

)

=𝟏𝒎

𝒃

·

𝒃=1𝒂

·

𝒃

=0𝟏𝒎

𝒃

·(𝒂

+

(−𝒃))

=𝟏𝒎

𝒃

·(−𝒃)=

-1𝒂

·

𝒄

=0𝒃

·

𝒄

=0C的m维码片序列

𝒄=(1,1,-1,-1)比特1比特1比特0研/CSKAOYAN例题：2014真题_3