代理建设网站,宁波方太集团网站建设,化妆品网站优化,WordPress自己安装了插件目录 5.1信道划分介质访问控制
5.1.1频分多路复用#xff08;FDM#xff09;
5.1.2时分多路复用#xff08;TDM#xff09;
5.1.3波分多路复用#xff08;WDM#xff09;
5.1.4码分多路复用#xff08;CDM#xff09;
5.2随机访问介质访问控制 5.2.1 ALOHA协议 5…目录 5.1信道划分介质访问控制
5.1.1频分多路复用FDM
5.1.2时分多路复用TDM
5.1.3波分多路复用WDM
5.1.4码分多路复用CDM
5.2随机访问介质访问控制 5.2.1 ALOHA协议 5.2.1.1 纯ALOHA协议 5.2.1.2 时隙ALOHA协议 5.2.2 CSMA协议 5.2.2.1 1-坚持CSMA 5.2.2.2 非坚持CSMA 5.2.2.3 p-坚持CSMA 5.2.3 CSMA/CD协议 5.2.4 CSMA/CA协议
5.3轮询访问令牌传递协议 介质访问控制所要完成的主要任务是为使用介质的每个结点隔离来自同一信道上其他结点所传送的信号以协调活动结点的传输。
用来决定广播信道中信道分配的协议属于数据链路层的一个子层称为介质访问控制子层MAC子层medium access control 它们都是通过介质访问控制使广播信道逻辑上变为点对点的信道所以说数据链路层研究的是“点到点”之间的通信。
5.1信道划分介质访问控制
5.1.1频分多路复用FDM 子带宽可以不同但总和不能超过信道的总带宽。为了防止子信道之间的干扰相邻信道之间需要加入“保护频带” 。 5.1.2时分多路复用TDM 统计时分多路复用STDM又称异步时分多路复用是TDM的一种改进它采用STDM帧按需动态地分配时隙。
FDM适合于传输模拟信号
TDM适合传输数字信号抗干扰能力强可以逐级再生整形避免干扰的积累且数字信号比较容易实现自动转换。
5.1.3波分多路复用WDM
即光的频分多路复用可以在一根光纤上同时传输多个频率波长相近的光载波信号实现基于光纤的频分复用技术。
目前可以在一根光纤上复用80路或更多路的光载波信号。因此这种复用技术也称为密集波分复用DWDM。 5.1.4码分多路复用CDM 也称码分多址CDMA与FDM和TDM不同CDMA既共享信道的频率也共享时间。
CDMA将每个比特时间划分为m个更短的时间片称为码片Chip。m的取值通常为64或128。
长图警告 胡科大高军老师讲的很好) ↑ 给出左图求一开始发送的叠加向量信号 二轮注确实是二种情况 一种是基站以某种需求向各站点发送数据用站点序列与叠加向量内积可以知道基站想给该站点发送什么。 一种是各站点自身广播数据信道中的向量已经被各站点发送的数据向量叠加了想要知道A发的什么就用A与叠加向量内积。 总结
每个站点都被分配了一个伪随机码片序列M以下简称M
这个M满足与其他站点M规格化内积为0这样就能屏蔽掉其他站点的信号。与自己的M规格化内积为1于是发送比特1时就发送M与自己的M的反码规格化内积为-1于是发送比特0时就发送M的反码。
因此可以有两种题型
由基站的叠加信号求各站收到的信号。各站用自身的码片序列与叠加信号规格化内积由C收到的叠加信号求A广播发送的信息C的叠加信号可能是A、B等发送的所以A的码片序列与叠加信号规格化内积分离出A发送的信息
CDMA具有频谱利用率高、抗干扰能力强、保密强、语音质量好等特点还可以减少投资和降低运营成本。主要用于无线通信系统特别是移动通信系统。
5.2随机访问介质访问控制
在随机访问协议中不采用集中控制方式解决发送信息的次序问题所有用户能根据自己的意愿随机地发送信息占用信道全部速率。在总线形网络中当有两个或多个用户同时发送信息时就会产生帧的冲突或碰撞导致所有冲突用户的发送均以失败告终。为了解决随机接入发生的碰撞每个用户需要按照一定的规则反复地重传它的帧直到该帧无碰撞地通过。
这些规则就是随机访问介质访问控制协议常用的协议有ALOHA协议、CSMA协议、CSMA/CD协议和CSMA/CA协议等。
它们的核心思想都是胜利者通过争用获得信道从而获得信息的发送权。因此随机访问介质控制协议又称争用型协议。
5.2.1 ALOHA协议
Additive Links On-line Hawaii夏威夷 Area
5.2.1.1 纯ALOHA协议
纯ALOHA协议的思想是任何用户有数据发送就可以发送如果在一段时间内未收到确认那么该站点就认为传输过程中发生了冲突一旦发现冲突随机等待一段时间后重新发送直到发送成功为止。
注408大纲中表述为“每个用户通过监听信道判断是否发生了冲突一旦发生冲突就重传”需要明确这里监听的意思是有没有收到确认。 5.2.1.2 时隙ALOHA协议
时隙ALOHA协议把所有各站在时间上同步起来并将时间划分为一段段等长的时隙(Slot)规定只能在每个时隙开始时才能发送一个帧。从而避免了用户发送数据的随意性减少了数据产生冲突的可能性提高了信道的利用率。时隙的长度T0使得每个帧正好在一个时隙内发送完成 时隙ALOHA网络比纯ALOHA网络的吞吐量大了1倍。
总结ALOHA协议是想发就发可能有时隙限制、随机重发可能有时隙限制。
5.2.2 CSMA协议
载波监听多路访问Carrier Sense Multiple AccessCSMA。CSMA协议比ALOHA协议多了一个载波监听装置。
CS载波监听。每一个站在发送数据之前要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据。即先听后说。
MA多点接入。表示许多计算机以多点接入的方式连接在一根总线上。
5.2.2.1 1-坚持CSMA
站点在发送数据前先监听信道若信道忙则等待同时继续监听直至发现信道空闲一旦信道空闲就立即发送数据如果发送冲突则随机等待一段时间后再重新监听信道。
5.2.2.2 非坚持CSMA
站点在发送数据前先监听信道若信道忙则放弃监听等待一个随机时间后再重新监听若信道空闲则立即发送数据。非坚持CSMA在监听到信道忙后就放弃监听因此降低了多个节点在等待信道空闲后同时发送数据导致冲突的概率但也会增加数据在网络中的平均延迟。可见信道利用率的提高是以增加数据在网络中的延迟时间为代价的。
5.2.2.3 p-坚持CSMA
站点在发送数据前先监听信道若信道忙则等到下一个时间片再监听信道空闲则以概率P发送数据以概率1-P将发送推迟到下一个时间片。下一个时间片执行相同的操作直至发送成功或检测到信道忙。P-坚持CSMA协议是上面两种协议的折中。
信道状态1-坚持非坚持P-坚持空闲立即发送数据立即发送数据以概率P发送数据以概率1-P推迟到下一个时隙忙继续坚持监听放弃监听等待一个随机的时间后再监听等待下一个时间片后再监听
5.2.3 CSMA/CD协议
在1-坚持CSMA的基础上加上了CD。
CDCollision Detection碰撞检测边说边听一旦冲突立即停说等待时机重新再说
CSMA/CD的工作流程可以概况为“先听后发边听边发冲突停发随机重发” 碰撞检测的原理 就是边发送边侦听适配器边发送数据边检测信道上的信号电压的变化情况。 当几个站同时在总线上发送数据时总线上的信号电压摆动值将会增大即相互叠加当一个站检测到的信号电压摆动超过一定的门限值时就认为总线上至少有两个站同时在发送数据表明产生了碰撞。 由于正在发送帧的站点边发送边监听于是就不能边发送边接收不可能适用于全双工通信。
故CSMA/CD适用于总线形网络或半双工网络环境即共享式以太网。
5.2.3.1争用期、最小帧长和最大帧长 共享总线以太网端到端往返时间2τ称为争用期又称冲突窗口、碰撞窗口
如图所示站A在发送帧后至多经过时间2τ端到端单程传播时延的2倍就能知道所发送的帧是否发生碰撞(δ→0时)。每个站在自己发送数据之后的争用期时间内存在发生冲突的可能性只有经过争用期这段时间还未检测到冲突时才能确定这次发送没有发生冲突。
我们已经得知了该协议规定边发送边监听所以发送完毕就不再检测碰撞。而监听时间达到争用期才能每次都准确得知是否碰撞因此我们要确保最小帧的帧长足够让发送方发送争用期这么长的时间。
以太网规定了取51.2微秒为争用期的长度故最小帧长为64B(即 512bit)凡长度小于64B的帧都是由于冲突而异常终止的无效帧。5.2.3.2截断二进制指数退避算法
在使用CSMA/CD协议的共享总线以太网中正在发送帧的站点一边发送帧一边检测碰撞当检测到碰撞时就立即停止发送退避一段随机时间后再重新发送。
共享总线以太网中各站点采用截断二进制指数退避Truncated Binary Exponential Backoff算法来选择退避的随机时间。 如果连续多次发送碰撞就表明可能有较多的站点参与竞争信道。但使用上述退避算法可使重传需要推迟的平均时间随重传次数而增大即动态退避因而减小产生碰撞的概率。当重传达16次仍不能成功时就表明同时打算发送帧的站点太多以至于连续产生碰撞此时应放弃重传并向高层报告。 补充 可以得出当信号传播时间无限接近0时CSMA/CD协议瞬间知道碰撞因此信道利用率趋近100%。 前提条件不变时或未说明时截断二进制指数退避算法中的K值越大帧重传时再次发生冲突的概率越低。在冲突域不变的情况下减少线路中的中继器数量此时冲突信号可以更快地到达发送站点因此可以减少最短帧长度。有的题中要求线路最短距离隐含了让我们按以太网规定的最短帧长64B来计算。 5.2.4 CSMA/CA协议
5.2.4.1无线局域网使用CSMA/CA协议的原因
对于802.11无线局域网其使用无线信道传输数据这与共享总线以太网使用有线传输介质不同。因此802.11无线局域网不能使用共享总线以太网使用的CSMA/CD协议。
802.11无线局域网采用了另一种称为CSMA/CA的协议就是载波监听多址接入/碰撞避免Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance
CSMA/CA协议仍然采用CSMA/CD协议中的CSMA以“先听后说”的方式来减少碰撞的发生但是将“碰撞检测CD”改为了“碰撞避免CA”尽管CA表示碰撞避免但并不能避免所有的碰撞而是尽量减少碰撞发生的概率 5.2.4.2CSMA/CA协议的基本工作原理
帧首部中的“持续时间”字段的值指出了源站要占用信道的时间包括目的站发回确认帧所需的时间。当某个站检测到正在信道中的传送的帧首部中的“持续时间”字段时就调整自己的网络分配向量Network Allocation Vector NAV。NAV指出了完成这次帧的传送且信道转入空闲状态所需的时间。 802.11规定所有站完成发送后必须等待一段时间才能发送下一帧称帧间间隔IFS。有以下三种方式DCF是分布式协调功能Distributed Coordination Function,DCF的英文缩写词。分布式帧间间隔DIFS的长度为128μs在DCF方式中DIFS用来发送数据帧和管理帧。没有中心控制站点每个站点使用CSMA/CA协议通过争用信道来获得发送权。DCF方式是802.11定义的默认方式即必须实现。等待DIFS间隔是为了考虑其他站有更高优先级的帧要发送。Short interframe Space SIFS它是最短的帧间间隔其长度为28μs用来分隔属于一次对换的各帧一个站点应当能够在这段时间内从发送方式切换到接收方式。使用SIFS的帧类型有ACK帧、CTS帧等。PIFS点协调IFS中等长度的IFS在中心控制PCF操作中使用当某个站在发送帧时很可能有多个站都在监听信道并等待发送帧一旦信道空闲这些站几乎同时发送帧而产生碰撞。为了避免上述情况所有要发送帧的站检测到信道从忙转为空闲后都要执行退避算法。这样不仅可以减少发生碰撞的概率还可避免某个站长时间占用无线信道。 5.2.4.3CSMA/CA协议的退避算法 5.2.4.4CSMA/CA协议允许信道预约
请求发送RTSRequest To Send 控制帧它包括源地址、目的地址和这次通信含相应的确认帧所持续的时间该帧能够被其范围内包括AP在内的所有站点听到。允许发送CTSClear To Send控制帧它包括这次通信所持续的时间从RTS帧复制该帧也能被其范围内的所有站点听到。 RTS/CTS协议握手。发送站点在向接收站点发送数据包之前即在DIFS之后不是立即发送数据而是代之以发送一个请求发送RTS帧以申请对介质的占用当接收站点收到RTS信号后立即在一个SIFS之后广播回应一个允许发送CTS帧告知对方已准备好接收数据。双方在成功交换RTS/CTS信号对即完成握手后才开始真正的数据传递保证了多个互不可见的发送站点同时向同一接收站点发送信号时实际只能是收到接收站点回应CTS帧的那个站点能够进行发送避免了冲突发生。解决无线网中“隐蔽站”的问题。 使用RTS和CTS帧会使网络的通信效率有所下降但一旦发生碰撞而重发会浪费很多时间。信道预约不是强制性规定只有当数据帧长度超过某一数值时使用RTS和CTS帧才比较有利。
5.2.4.5CSMA/CD与CSMA/CA的区别
把碰撞检测改为碰撞避免
CSMA/CD可以检测冲突但无法避免CSMA/CA发送包的同时不能检测到信道上有无冲突本节点处没有冲突并不意味着在接收结点处就没有冲突只能尽量避免。
基本思想
CSMA/CD协议的基本思想是发送前侦听便发送边监听一旦出现碰撞马上停止发送。CSMA/CA协议的基本思想是在发送数据时先广播告知其他结点让其他结点在某段时间内不要发送数据以免出现碰撞。
传输介质不同
CSMA/CD用于总线形以太网。CSMA/CA用于无线局域网802.11a/b/g/n等。
检测方式不同
CSMA/CD通过电缆中的电压变化来检测而CSMA/CA采用能量检测、载波检测和能量载波混合检测三种检测信道空闲的方式。
5.3轮询访问令牌传递协议
典型的轮询访问介质控制协议是令牌传递协议它主要用在令牌环局域网中。
基本过程如下
当网络空闲时令牌帧由一组特殊的比特组合而成的帧沿着环形总线在各站点间依次传递。当环上的一个站点希望传送帧必须等待令牌一旦收到令牌后便可启动发送帧修改令牌帧中的一个标志位并在令牌中附加自己需要传输的数据将令牌变成一个数据帧。不管该帧是否是发给本站点的所有站都进行转发。目的站除转发帧外应针对该帧维持一个副本并通过在该帧的尾部设置“响应比特”来指示已收到此副本。直到该帧回到它的源站点便不再转发同时检验返回的帧来查看数据传输过程是否出错若有错则重传源站点传送完数据后重新产生一个令牌并传递给下一站点以交出信道控制权。
特点
即不共享时间也不共享空间在随机介质访问控制的基础上限定了有权力发送数据的结点只能有一个。在令牌传递网络中传输介质的物理拓扑不必是一个环但是为了把介质访问的许可从一个设备传递到另一个设备令牌在设备间的传递通路逻辑上必须是一个环。轮询介质访问控制适合负载很高的广播信道。负载很高是指多个结点在同一时刻发送数据概率很大的信道此时必须控制它的冲突概率。
