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1、1,第三章 介质访问子层,MAC子层的基本功能是：如何确定网上哪一台计算机占有介质（信道）进行发送，或者说，如何分配介质的问题。 介质分配的方法可分为两大类： 一、静态分配，例如频分多路复用（FDM）、异步分时复用（ATDM）和同步分时复用（STDM）等。 二、动态分配，又分为： 1. 集中式，例如询问式和100VG_Any LAN的请求优先级，等等。 2. 分布式，例如以太网、IEEE 802.3的CSMA/CD协议，令牌协议以及通信中的码分多址（CDMA）协议等。,2,第一节 信道的静态分配,所谓介质的静态分配是指介质分配给谁是预先确定好的，与介质实际发送情况无关。介质的静态分配又可分为以
2、下几种： 一频分多路复用（FDM） 这种方法用于模拟信道的分配 二同步分时复用（STDM） 例如一个E1信道可以传送30路话音和相应的信令。 但每一种信号都分配在确定的时隙上传送，所以称为同步分时复用。 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，到达目的后再分开。为了解决不同异步信号在同一个信道传送的问题，在复用前必须进行缓存。 四、波分多路复用WDM（Wave lengh Division Multiplexing）采用光波折射原理，使用衍射光栅或梭柱。通道两端的波长差在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。当前见到的报导，一根光
3、纤可以传送25640Gbps=10.24Tbps.的信号。,3,Poisson分布 （泊松分布） 稳定而与过去独立的事件在间隔t内发生k次的概率是:,第二节 动态分配的数学基础,是单位时间内发生的平均次数。,4,证明：,取,，在,内，发生一次事件的概率,发生多次事件的概率,不发生事件的概率,一、先求P0 （t）,5,两边取极限：,即：,初始条件P0（0）=1解得：,即：,6,即：,两边取极限：,二、再求Pk（T）,7,初始条件：Pk（0）=0,从,开始递推：,解：,8,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的平均次数,9,例：假设电话呼叫按每小时平均30次的Poisso
4、n过程进行变化，试问在5分钟间隔内不呼叫和有3次呼叫的概率各为多少？ 解：,10,11,二和的Poisson分布,有两离散随机变量k1, k2，,则 k=k1+k2 分布是,12,对可数多个离散变量k1, k2,kn和的分布仍为Poisson分布,即网上多计算机发送帧的数量也服从泊松分布。,13,第三节 信道的动态分配,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 站的发送时间 4a时间连续性假设 4b时间分槽假设 4c 其他时间假设 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,14,3-3-1 ALOHA系统,一纯ALO
5、HA 采用的假设：1，2，3，4a，5c 前提条件：各帧长度相同 帧时tf：发送一个标准长度的帧所需时间,产生率（负载）G：每帧时发送的平均帧数 G= tf,15,吞吐率S：每帧时网络成功发送的平均帧数 我们有 0= S 现在求吞吐率S S = G P成 P成为成功发送帧的概率,16,若要取得最大吞吐率，对上式求导，令,17,18,二分槽ALOHA,采用的假设：1，2，3，4b，5c 通常 时槽=帧时，但不一定。,t,f0 -tf,t0,t0+tf,发送一帧,19,3-3-2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
6、；等待直到信道闲再发送。其吞吐率和负载的关系如图3.4所示。 二、不坚持（Nonpersistent）CSMA协议 每站发送前监听信道：若忙，则等待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所示。这种协议比上一协议容易避免冲突，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。,20,四CSMA/CD,每站发送前像1-坚持CSMA那样监听信道：若忙，则不发送；等待直到信道闲再发送。而且发送后还要监听信道，若监听到冲突则停止发送。重试；若监听到无
7、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的传送时间，包括设备延迟时间和介质传播时间之和。,21,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，总的产生率（负载）为多少? 3 、总线网下有8个站，采用基本位图法，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，其效率和平均迟延为多少? 4 、设平均每帧时有10帧和0.1帧要发送。求分槽ALOH协议的吞吐
8、率并比较二者的效率和迟延.,22,重负载时，吞吐率降低非常快 效率：指发送帧的持续时间与为了发送帧花掉的总时间（包括竞争时间和发送持续时间等等）之比的平均值。 迟延：指有帧要发送到实际开始发送所需的平均等待时间。 有冲突协议（ALOHA类和CSMA类） 重负载时效率低 轻负载时迟延低 为提高吞吐率和效率，开发了无冲突协议,3-3-3 无冲突协议,23,一、基本位图法 其中，n为竞争时槽的时间； d为发送1帧的持续时间； m为网上的站数。,24,二、二进制倒计数（Binary Countdown）法,这种方法是位图法的变种。为了提高效率，减少竞争时槽的位数。对于n个站的系统，竞争时槽不是n位，而
9、是log2n位。 1111 1. 将自己站的站号的二进制数，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，若发现竞争时槽更高位已被写入1，则停止写入，并且放弃发送。 3. 紧随竞争时槽后的传送时间仅允许站号为竞争时槽写入数的一个站发送,轻负载时 重负载时,25,二进制倒计数法的竞争槽时间包含有源站的序号，如果把它视为发送帧的源地址码，那么，二进制倒计数法无论负载轻重，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）轻负载时迟延小，但重负载时效率低；而无冲突协议，轻负载时迟延较大，而重负载时效率较高。人们期望着
10、研究出一个协议，兼有二者的优点，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样的协议。 有限竞争协议分为静态分组法和动态分组法两种。,26,一、静态分组法,设一个分槽ALOHA系统，有n个站。每个站的产生率均为Gi。我们将n个站共分为个组，每个组具有m个站。 应该使每个组的总产生率G= mGi为1，以保证吞吐率最大。则m=1/G，这样可以保证每个组的吞吐率为0.37 下面举两个特例： 1. Gi=1时，m=1，本法成为位图法一无冲突协议。 2. Gi=时，n=m本法成为分槽ALOHA协议竞争类协议。,27,二、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,28,A B C D E F G 结束 0 1 2 3 4 5 6 7,