《计算机网络》3.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第三章 介质访问子层,MAC子层基本功效是：怎样确定网上哪一台计算机占有介质（信道）进行发送，或者说，怎样分配介质问题。,介质分配方法可分为两大类：,一、静态分配，比如频分多路复用（FDM）、异步分时复用（ATDM）和同时分时复用（STDM）等。,二、动态分配，又分为：,1.集中式，比如问询式和100VG_Any LAN请求优先级，等等。,2.分布式，比如以太网、IEEE 802.3CSMA/CD协议，令牌协议以及通信中码分多址（CDMA）协议等。,1,1/28,第一节 信道静态分配,所谓介质静态分配是指介质分配给谁是预先确定好，与介质实际发送情况无关。介质静态分配又可分为以下几个：,一频分多路复用（FDM）这种方法用于模拟信道分配,二同时分时复用（STDM）,比如一个E1信道能够传送30路话音和对应信令。但每一个信号都分配在确定时隙上传送，所以称为同时分时复用。,三异步分时复用（ATDM），,将多个异步信号放在同一个信道上传送，抵达目标后再分开。为了处理不一样异步信号在同一个信道传送问题，在复用前必须进行缓存。,四、波分多路复用WDM（Wave lengh Division Multiplexing）采取光波折射原理，使用衍射光栅或梭柱。,通道两端波长差在10100纳米范围内称为WDM，在110纳米范围内称为密集波分复用DWDM。当前见到报导，一根光纤能够传送25640Gbps=10.24Tbps.信号。,2,2/28,Poisson分布 （泊松分布）,稳定而与过去独立事件在间隔t内发生k次概率是:,第二节 动态分配数学基础,是单位时间内发生平均次数。,3,3/28,证实：,取,，在,内，发生一次事件概率,发生屡次事件概率,不发生事件概率,一、先求P,0,（t）,4,4/28,两边取极限：,即：,初始条件P,0,（0）=1解得,：,即：,5,5/28,即：,两边取极限：,二、再求P,k,（T）,6,6/28,初始条件：P,k,（0）=0,从,开始递推：,解：,7,7/28,在时间间隔 t 内，事件平均发生次数：,，即单位时间内发生事件平均次数,8,8/28,例：假设电话呼叫按每小时平均30次Poisson过程进行改变，试问在5分钟间隔内不呼叫和有3次呼叫概率各为多少？,解：,9,9/28,10,10/28,二和Poisson分布,有两离散随机变量k1,k2，,则 k=k1+k2 分布是,11,11/28,对可数多个离散变量k1,k2,.kn和分布仍为Poisson分布,即网上多计算机发送帧数量也服从泊松分布。,12,12/28,第三节 信道动态分配,基本假设（5个）,1站模型 假设n站，每站发数据服从泊松分布,2单信道,3冲突假设,4 站发送时间,4a时间连续性假设,4b时间分槽假设,4c 其它时间假设,5载波监听假设,5a发送前监听,5b发送前后均监听,5c发送前后均不监听,13,13/28,3-3-1,ALOHA系统,一纯ALOHA,采取假设：1，2，3，4a，5c,前提条件：各帧长度相同,帧时t,f,：发送一个标准长度帧所需时间,产生率（负载）G：每帧时发送平均帧数,G=,t,f,14,14/28,吞吐率S：每帧时网络成功发送平均帧数,我们有 0=S=S,现在求吞吐率S,S=G P,成,P,成,为成功发送帧概率,t,t,0,-t,f,t,0,t,0,+t,f,冲突危险区,发送一帧,15,15/28,若要取得最大吞吐率，对上式求导，令,16,16/28,17,17/28,二分槽ALOHA,采取假设：1，2，3，4b，5c,通常 时槽,=,帧时，但不一定。,t,f,0,-t,f,t,0,t,0,+t,f,冲突危险区,发送一帧,18,18/28,3-3-2载波监听多路访问,CSMA类协议,一、1-坚持（1-persistent）CSMA协议,每站发送前监听信道：若忙，则不发送；等候直到信道闲再发送。其吞吐率和负载关系如图3.4所表示。,二、不坚持（Nonpersistent）CSMA协议,每站发送前监听信道：若忙，则等候一个随机时间再监听；若空则发送。其吞吐率和负载关系如图3.4所表示。这种协议比上一协议轻易防止冲突，因而吞吐率较高，但延迟较大。,三、p-坚持（p-persistent）CSMA协议,每站发送前监听信道：若忙，则下一个时槽再监听；若空，则以概率p发送，而以概率1-p推到下一时槽再监听。,19,19/28,四CSMA/CD,每站发送前像1-坚持CSMA那样监听信道：若忙，则不发送；等候直到信道闲再发送。而且发送后还要监听信道，若监听到冲突则停顿发送。重试；若监听到无冲突则成功。,发送后要监听多少时间？2,是网上最远两站间信号传送时间，包含设备延迟时间和介质传输时间之和。,20,20/28,第三章习题,1、纯ALOHA信道容量为1Mpbs.每帧1000位，平均每秒有1000帧要发送（含始发帧和重发帧）求吞吐率。,2、1万个站竟争使用一个分槽ALOHHA信道，各站每小时平均发出18个帧。时槽长度为125微秒，总产生率（负载）为多少?,3、总线网下有8个站，采取基本位图法，当8个站均要发送或仅有一站要发送时，试画出其总线工作示意图。设竟争时槽851微秒，数据帧长1ms，其效率和平均拖延为多少?,4、设平均每帧时有10帧和0.1帧要发送。求分槽ALOH协议吞吐率并比较二者效率和拖延,.,21,21/28,重负载时，吞吐率降低非常快,效率：指发送帧连续时间与为了发送帧花掉总时间（包含竞争时间和发送连续时间等等）之比平均值。,拖延：指有帧要发送到实际开始发送所需平均等候时间。,有冲突协议（ALOHA类和CSMA类）,重负载时效率低,轻负载时拖延低,为提升吞吐率和效率，开发了无冲突协议,3-3-3 无冲突协议,22,22/28,一、基本位图法,其中，n为竞争时槽时间；,d为发送1帧连续时间；,m为网上站数。,23,23/28,二、二进制倒计数（Binary Countdown）法,这种方法是位图法变种。为了提升效率，降低竞争时槽位数。对于n个站系统，竞争时槽不是n位，而是log,2,n位。,111,1,1,.将自己站站号二进制数，从高位到低位写入竞争时槽，1写入1；0不写。,2.若本站未写入前，若发觉竞争时槽更高位已被写入1，则停顿写入，而且放弃发送。,3.紧随竞争时槽后传送时间仅允许站号为竞争时槽写入数一个站发送,轻负载时,重负载时,24,24/28,二进制倒计数法竞争槽时间包含有源站序号，假如把它视为发送帧源地址码，那么，二进制倒计数法不论负载轻重，其效率最高为100%；其延迟最低轻负载时为0。,3-4 有限竞争协议,竞争类协议（ALOHA类和CSMA类协议）轻负载时拖延小，但重负载时效率低；而无冲突协议，轻负载时拖延较大，而重负载时效率较高。人们期望着研究出一个协议，兼有二者优点，即轻负载时延迟小，而重负载时效率高。有限竞争协议就是这么协议。,有限竞争协议分为静态分组法和动态分组法两种。,25,25/28,一、静态分组法,设一个分槽ALOHA系统，有n个站。每个站产生率均为G,i,。我们将n个站共分为个组，每个组含有m个站。,应该使每个组总产生率G=mG,i,为1，以确保吞吐率最大。则m=1/G，这么能够确保每个组吞吐率为0.37,下面举两个特例：,1.G,i,=1时，m=1，本法成为位图法一无冲突协议。,2.G,i,=时，n=m本法成为分槽ALOHA协议竞争类协议。,26,26/28,二、动态分组法适应树搜索协议,A,B C,D E F G,0 1 2 3 4 5 6 7,图3.6 适应搜索树协议示意图,27,27/28,A,B C,D E F G 结束,0 1 2 3 4 5 6 7,28,28/28,