常见MAC接入协议.ppt

3.1 信道接入技术及协议 信道共享方式 在普通的通信系统中，信道共享方式有3种：点对点、点对多点和多点共享。 点对点是最简单的信道共享方式。其特点是只有两个节点共享无线信道。在单信道时，两个节点可以通过半双工方式实现共享，在双信道时，可实现全双工通信。 3.1 信道接入技术及协议 信道共享方式（续） 点对多点一般用于有固定基础设施控制的无线信道，例如蜂窝移动系统的无线信道。这时，终端在中心站的控制下共享一个或多个无线信道。 多点共享是指多个终端共享一个广播信道。以太网就是最典型的多点共享方式。在多点共享方式中，一个终端发送信号，所有的终端都可以听到，即相当于一个全互连的网络。这种共享方式下的信道也称为一跳共享广播信道。(Xerox/PARC) 3.1 信道接入技术及协议 多跳共享性 在Ad Hoc网络中，当一个节点发送报文，只有在它覆盖范围内的节点（称为邻居节点）才能够接收到，而覆盖范围以外的节点感知不到任何通信的存在。而这恰恰也是Ad Hoc网络的优势所在，即发送节点覆盖范围以外的节点不受发送节点的影响，他们也可以同时发送报文，这可以大大提高频率的空间复用度。在使用一个通信频率的情况下，Ad Hoc网络中可以有多对节点同时进行通信，我们称Ad Hoc网络的这种共享信道为多跳共享广播信道。 3.1 信道接入技术及协议 静态多点接入技术 FDMA:为每个用户分配一个固定的频段 TDMA:为每个用户分配一个固定的时隙 3.1 信道接入技术及协议 动态多点接入技术 动态多点接入技术，可分为受控接入和随机接入两类。对于受控接入，每个用户不能随意接入信道，必须服从一定的控制规则，典型的有多点线路轮询和令牌传递。 对于随机接入技术，所有的用户都可以根据自己的意愿随机的向信道上发送信息。如果两个或两个以上的用户在共享的信道上同时发送信息的时候，就会产生冲突(collision)，将会导致信息发送失败。随机接入实际上就是争用接入，争用胜利者可以暂时占用信道来发送信息。典型的随机接入技术有ALOHA、CSMA、CSMA/CD。 3.1 信道接入技术及协议 纯ALOHA（Pure ALOHA） ALOHA随机接入方式有两种，一种是纯ALOHA方式，一种是时隙ALOHA方式。工作原理：站点只要产生帧，就立即发送到信道上；规定时间内若收到应答，表示发送成功，否则重发。重发策略：等待一段随机的时间，然后重发；如再次冲突，则再等待一段随机的时间，直到重发成功为止。纯ALOHA信道利用率只有18.4%。 3.1 信道接入技术及协议 时隙ALOHA（Slotted ALOHA） 时隙ALOHA是对纯ALOHA协议的一个改进。它的思想是用时钟来统一用户的数据发送。它把信道在时间上分段，每个传输点只能在一个分段的开始处进行传送。每次传送的数据必须少于或者等于一个信道的一个时间分段。这样大大的减少了传输信道的冲突。时隙ALOHA信道利用率提高到36.8%。 3.1 信道接入技术及协议 两种ALOHA对比 纯ALOHA：设发送一帧的数据所需时间为T（帧时），且帧长固定。为了确保成功传输，必须在该帧发送时刻前后各一段时间T内（一共有2T的时间间隔）没有其他帧发送。因此冲突窗口的长度为2T。 时隙ALOHA：因为数据帧只能在指定的时隙内进行发送，所以冲突窗口减小为T。与纯ALOHA相比，时隙ALOHA能够减小发生冲突的概率。 3.1 信道接入技术及协议 CSMA（Carrier Sense Multiple Access）方式 CSMA（载波侦听多址）是在ALOHA的基础上提出来的，是一种用户监测信道使用情况，避开冲突发送分组的方式。即首先要检测载波，检测其它用户是否在使用信道，一旦信道空闲就立即发送分组，从而使网络可获得大大高于ALOHA协议的最大信道利用率，CSMA的信道利用率最高可达80%。(ALOHA: Impolite behavior) CSMA方式有三种基本的方式: 非坚持（non-persistent）CSMA方式 1-persistent CSMA方式 P-persistent CSMA方式 3.1 信道接入技术及协议 1-坚持CSMA（1-persistent CSMA） 节点首先检测信道的使用情况。如果介质空闲，就立即发送数据；如果介质忙则继续侦听直到介质变为空闲，然后发送数据。当传播延迟较长或多个设备同时发送帧的可能性较大时，此策略会导致较多的碰撞，导致性能降低 优点：减少了信道空闲时间； 缺点：增加了发生冲突的概率； 3.1 信道接入技术及协议 非坚持CSMA（non persistent CSMA） 如果介质空闲，立即发送数据；如果介质忙，则等待一