ALOHACSMACSMACDCSMACA集中控制分散控制轮询令-Read.ppt

高级计算机网络 北京邮电大学继续教育学院 　授课教师: 孙斌 　sunbin@ 2003年 IP：72 用户名：student 开放一周，晚上 第四讲 介质访问子层 信道共享技术 ALOHA协议 CSMA 局域网技术介绍 以太网 令牌环 令牌总线 FDDI WLAN VLAN 信道共享技术 直接点对点通信 多用于长距离网络 共享通信信道 用于局域网络 信道共享技术分类 依据连接方式： 通过集中器或复用器连接：集中控制，顺序扫描。 通过公用信道连接：按协议分配信道 依据接入方式： 随机接入 受控接入 集中式控制：轮询 分散式控制：令牌 信道共享技术分类 静态分配与动态分配 静态信道分配的缺点：仅适用于站点较少、站点数目相对固定且每个站点通信量均较大的情形，不适于突发性数据。 动态分配的前提：5个假定 站模型假定：各站独立，且以固定速率? 产生帧。在成功发送一帧之前，站点不会产生新帧。 单信道假定：只有一个信道，各站平等共享该信道 冲突假定：若有冲突（两帧有重叠），必须重发 时间假定： 连续时间：帧可以在任何时刻发送 时隙：帧必须在时隙开始时发送 载波假定 有载波监听：站点可以检测到信道是否空闲 无载波监听：站点在发送之前无法判断信道是否空闲 信道共享技术（多路访问协议） 受控接入技术：轮询 ALOHA协议 载波侦听多路访问协议 CSMA CSMA/CD CSMA/CA （无线局域网协议） 轮叫轮询 工作原理：主机按照站点的位置，从距离最近的站点开始，依次轮流询问。 传递轮询 工作原理：发言权由距主机最远的站点开始，依次向前传递 ALOHA协议 70年代，夏威夷大学的Norman Abramson设计的一种巧妙解决信道分配问题的新算法，被称为ALOHA系统。 2种版本： 纯ALOHA 分隙ALOHA：将时间分为离散的时隙，需要时间同步 纯ALOHA协议 工作原理：站点只要产生帧，就立即发送到信道上；冲突则重发 重发策略：等待一段随机的时间再重发；如再次冲突，则再等待一段随机的时间，直到重发成功为止。 缺点：极容易冲突 信道的利用率最好为：18% 纯ALOHA系统的工作原理演示 纯ALOHA系统的信道效应 纯ALOHA协议的性能分析 帧时T0 ：设帧为定长，站点独占信道时成功发送一帧所用的时间。 吞吐率（吞吐量）S： T0 内成功发送的平均帧数。 0? S ? 1 网络负载G ：T0 内N个站点总共发送的平均帧数。 S = G ? P0 P0：发送的帧不会产生冲突的概率 纯ALOHA协议的性能分析 一帧成功发送的条件：该帧与其前后2帧的到达间隔均大于T0 假定帧的产生服从泊松分布，在任一帧时内产生K帧的概率： Pr[K]=Gke-G/K! 则：2个帧时内产生帧的平均为2G，产生0帧的概率： P0=e-2G S = G ? P0 = G e-2G 纯ALOHA平均重发次数Nr 由于不冲突的概率：P0=e-2G 则尝试K次才能发送的概率： Pk=e-2G(1-e-2g)k-1 每帧传送次数的数学期望： E= ?kP k =e2G 则平均重发次数：Nr=e2G-1 分隙ALOHA协议（Slotted-ALOHA） 1972年由Roberts发表的把纯ALOHA系统利用率提高一倍的方法。 工作原理：将时间划分为一段段等长的时隙，规定帧不论何时产生，只能在每个时隙开始时发送到信道上。 重发策略：同纯ALOHA 信道的利用率最好为：37% 特点：需要时间同步 S-ALOHA系统的信道效应 S-ALOHA的性能分析 帧发送成功的条件：没有其他帧在同一时隙内到达 吞吐量公式： S = G e –G 重发次数：Nr= eG-1 ALOHA吞吐量曲线 载波侦听多路访问协议（Carrier sense multiple access)CSMA 由于在局域网里，可以检测到其他站点在做什么，适当调整自己的动作。 种类： 载波侦听多路访问协议（Carrier sense multiple access)CSMA 有冲突检测的CSMA （CSMA with collision detection）CSMA/CD 防止冲突的CSMA （CSMA with collision avoidance）CSMA/CA CSMA：载波监听多点访问 工作原理：发送前监听。 附加硬件装置，每个站点在发送数据之前要监听信道上是否有数据在传送。若有，则此站暂停发送，等待一段时间后重试。 载波监听策略： 非坚持CSMA：一旦监听到信道忙，就不再监听；延迟一个随机时间后再次监听。 坚持CSMA： 监听到信道忙时，