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第四章 信道共享技术 当信道使用产生竞争时如何分配信道的使用权 信道共享技术分类（依据连接方式） 通过复用器或集中器连接 信道共享技术分类 纯ALOHA协议 纯ALOHA系统的工作原理图 纯ALOHA协议的性能分析 1.一组N个站点共享一个56kb/s的纯ALOHA信道。每个站点平均每100秒输出一个1000bit的帧，即使前一个帧还没有发送完也依旧进行。N的最大值是多少？ 1．对于纯ALOHA，可用的带宽是： 0.184?56Kb/s=10.304b/s 每个站需要的带宽是： 1000?100=10b/s 因此， N=10304?10?1030 所以，最多可以有1030个站，即N的最大值是1030。 轮询和随机接入的比较 CSMA：载波监听多点访问 CSMA的流程图 CSMA哪里可以改进? CSMA/CD：带冲突检测的载波监听多点访问 冲突检测时间 若两个最远距离站点间的传输时间为T，则网络的最大冲突检测时间为2T。 二进制指数后退算法 各站点尝试争用信道而连续遇到冲突时，随机选择一定范围内的某个退避等待时间片（2T）数，范围如下： 第 1 次冲突：0～1 （即21-1） ； 第 2 次冲突：0 ～3 （即22-1）； … 第10 次冲突：0~1023（即210-1），此后固定选择范围； … 第16次冲突：仍不成功则放弃，并报告上层。 ? 工作原理：边发送边监听。若监听到冲突，则冲突双方都立即停止发送。信道很快空闲，从而提高效率。 ? 1-坚持的CSMA/CD：监听到信道空闲就立即发送数据，并继续监听；若监听到冲突，则立即放弃发送 ? 冲突检测方法： ? 比较接收到的信号电压的大小 ? 检测曼彻斯特编码的过零点 ? 比较接收到的信号与刚发出的信号 ? 站点检测到冲突后，往往发送人为干扰信号，强化冲突，以通知其他站点 ? 退避算法：以截断二进制指数类型，来决定重发时延 从? 0, 1, 2, ..., 2k-1 ? 中随机取一个数r，重发时延 = r ? 基本重发时延 其中 k = min[ 重发次数，10 ] 动态退避算法 T ? A在t=0时刻向F发送帧。 F在t=T- ?时刻向A发送帧，在t=T时检测到冲突，立即发送噪声帧。 A在t= 2T时刻收到F向全网发送的噪声帧。 * * 关键问题: ? 通过集中器或复用器连接 特点：附加设备，集中控制 接入方法：顺序扫描查询，或使用中断技术 ? 通过公用信道连接 (多点接入技术） 特点：一条公用信道连接所有主机，按协议分配信道 集中式控制：轮叫轮询 传递轮询 分散式控制：令牌环网，传递令牌，获得令牌才有权发送数据 ? 随机接入：站点可随时发送数据，争用信道，易冲突 ALOHA CSMA CSMA/CD 受控接入 ? 多点接入技术 主 机 前 端 机 MUX M M M M MUX T T T T T T C 信道共享 TDM FDM STDM ATDM 随机接入 受控接入 CATV CSMA CSMA/CD 集中控制 分散控制 轮询 令牌 静态分配 动态分配 （异步时分复用） 1、轮叫轮询 （1）原理 主 1 2 N 受控多路接入 2、传递轮询 （1）原理 主 1 2 N （2）性能 与轮叫轮询不同 受控多路接入 3、两种轮询性能比较 （1）传递轮询的时延小于同样条件下的轮叫轮询； （2）站点间距离越大传递轮询的优越性越强； （3）当站点距离很小时，两种轮询方式时延相同。 受控多路接入 ? 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 ? 缺点：极容易冲突 ? 性能：网络负载? 0. 5 吞吐量? 0. 184 N N-1 2 1 接口 总线信道 ALOHA系统的一般模型 随机接入方式 A1 帧产生 B1 A2 A2 B1 冲突 随机时间 t1 t2 B2 A2 t3 B2 t4 B3 A3 站A 站B 信道上的总效应 A1 B1 A2 B2 假定帧的产生服从泊松分布，其概率密度函数为： ?(t) = ? e -?t , 其中t为到达时间间隔 主要性能参数： ? 吞吐率（吞吐量）S ---T0 内成功发送的帧数 0? S ? 1 ? 网络负载G --- T0 内总共发送的平均帧