计算机网络第四章介质访问子层4.ppt

第四章介质访问子层
信道分配问题
多路访问协议
以太网
无线LAN
数据链路层交换
信道分配问题
计算机网络可以分成两类
点到点连接的网络——大多数广域网
广播信道(多路访问信道或随机访问信道)的网络——局域网
关键问题:如何解决对信道争用
解决信道争用的协议称为介质访问控制协议 MAC(Medium Access Control),是数据链路层协议的一部分。
一、LAN和MAN中的静态信道分配方案
频分多路复用 FDM
原理:将频带平均分配给每个要参与通信的用户;
优点:适合于用户较少,数目基本固定,各用户的通信量都较大的情况;
缺点:无法灵活地适应站点数及其通信量的变化。
时分多路复用 TDM
原理:每个用户拥有固定的信道传送时槽;
优点:适合于用户较少,数目基本固定,各用户的通信量都较大的情况;
缺点:无法灵活地适应站点数及其通信量的变化。
静态信道分配方案都不适应突发性的流量
二、LAN和MAN中的动态信道分配方案
信道分配模型的五个基本假设:
站点模型:每个站点是独立的,每个站都有一个程序或者用户会产生共传输用的帧,一帧产生后到被发送走之前,站点被封锁;
单信道假设:所有的通信都是通过单一的信道来完成的,各个站点都可以从信道上收发信息;
冲突假设:若两帧同时发出,会相互重叠,结果使信号无法辨认,称为冲突。所有的站点都能检测到冲突,冲突帧必须重发;
连续时间和时间分槽(确定何时发送);连续时间—帧能在任何时刻开始发送;分槽时间—时间被分为离散的区间,帧总是在时隙的开始发送。
载波检测和非载波检测(确定能否发送);载波检测:所有站在使用信道前都可以检测到信道是否正在使用;非载波检测:使用前无法检测信道,盲目发送,以后才能确定本次发送是否成功。
多路访问协议
多路访问协议:控制多个用户共用一条信道的协议
一、ALOHA协议
70年代,夏威夷大学的解决信道的动态分配,基本思想可用于任何无协调关系的用户争用单一共享信道使用权的系统;
分类:纯ALOHA协议和分槽ALOHA协议
纯ALOHA协议(2)
基本思想:用户有数据要发送时,可以在任何时间直接发至信道;然后监听信道看是否产生冲突,若产生冲突,则等待一段随机的时间重发。
ALOHA系统中,各帧长度相同。任何时候,只要两帧同时使用信道就会产生冲突,破坏冲突帧的内容。两帧只要有1位的重叠和就必须重传。
纯ALOHA协议(3)
纯ALOHA协议(4)
Vulnerable period for the shaded frame.
纯ALOHA协议(5)
ALOHA系统的信道利用率
帧时:发送一个标准长度的帧所需的时间,即帧长度/位传输速率。
无限多个用户产生的新帧服从泊松分布,平均每帧时产生S个新帧,如果S〉1,产生新帧的速度将会超过信道处理能力,即每帧都会产生冲突。所以0<S<1
产生新帧之外,各站还要产生冲突的重传帧,每帧时内其平均值为G。G >= S (S≈0,没用冲突,G ≈ S ,高载荷,冲突增加 G > S)
S=G*P0 P0是发送帧不会产生冲突的概率。
纯ALOHA协议(6)
在任一帧时内生成K帧的概率服从泊松分布:
Pr[k]=Gke-G /K!
生成0帧的概率为e-G ,两个帧时内产生的帧数平均为2G
P0= e-2G S=G*P0=G e-2G
纯ALOHA效率低(信道利用率低),主要因为冲突几率大,随着网络负载的增加,冲突率大大增加。经计算分析得G=,吞吐率S为最大(信道利用率)。(信道利用率指单位时间内正确传送报文所占的时间)。