[互联网]无线局域网1-4章.ppt

另一方面，我们用平均传输迟延～吞吐量关系来表征一个MAC协议的迟延特性。做为理想迟延特性的例子，如M/D/1排队模型。在这种排队模型中，帧的到达(即进入各发送缓冲器)服从指数分布λe-λt，以先来先出的顺序被发送，并且每帧在信道上的传输时间均为定值且一次传输成功。当S较小时，因为发送等待时间较小，故平均传输迟延也较小；当S逐渐增大时，由于帧在发送缓冲器内等待时间增加，平均传输迟延也增大。而在实际情况下，考虑到帧的重发及为获得信道而付出的开销，平均传输迟延将比M/D/1要大。 第二节 Aloha协议 Aloha协议是随机竞争类MAC协议中最简单、最典型的例子。随机竞争多址接入指如果同时有多个站要求发送，则使用相互竞争的方式争夺信道使用权。这样，不可避免的发生信道中多个帧的碰撞。随机竞争类MAC协议旨在制订竞争信道的规则，研究如何避免碰撞的方法，尽可能提高吞吐特性与迟延特性。 典型的竞争类MAC协议有Aloha、CSMA及BTMA等。这里只讨论Aloha协议。Aloha协议又分为纯Aloha和时隙Aloha二种。 一、纯Aloha协议 1．工作原理 Aloha协议是一种最简单的竞争型多址接入协议。 纯Aloha协议按下方式工作： （1）当任一站有帧进入其发送缓冲器要求发送时，该站不管信道是否忙，立即将该帧送入信道并发送； （2）当发送站检测出自己发送的帧与其它站发出的帧碰撞后，则发送站独立地延迟一个随机时间后再把该帧发送出去； （3）如再发生碰撞，则重复以上过程直至帧发送成功。 2． Aloha协议性能 纯Aloha协议的吞吐特性与迟延特性。 (1)吞吐特性 纯Aloha协议的吞吐特性很差，最大值仅达Smax=18.4％。 (2)迟延特性 平均传输迟延 D的下限Dmin=e2G 二、时隙Aloha协议 1．工作原理 时隙A1oha(Slotted Aloha)协议是纯Aloha的改进。在纯Aloha中，由于每个站都是立即把随机产生的帧发送出去，故从时间轴上看，每帧发送的时刻是任意的。这样导致纯A1oha的碰撞窗口为帧长时隙的2倍。如果能设法使该碰撞窗口缩小，显然可使系统的吞吐特性得到改善。 基于以上思路，对纯Aloha做如下修改: 限制帧的发送时刻，虽然帧的产生是随机的，但仅在某些确定的时刻才允许把它们发送出去。并且把信道传输时间按帧长T为单位分成一个一个的时间段，把每帧的发送时刻限制在每个时间段的起始时刻。把长度为T的时间段叫做一个时隙(Slot)。这就是所谓的时隙Aloha协议。 2．时隙Aloha协议性能 (1)吞吐量特性 吞吐量S的最大值Smax Smax=Ge-G|G=1=1/e=0.368 (2)迟延特性 平均传输迟延 D的下限Dmin=1.5eG 第三节 CSMA协议 CSMA(Carrier Sense Multiple Access，载波监测多址接入)协议是在Aloha协议的基础上发展起来的随机竞争类MAC协议，由于其性能比Aloha大大提高且算法简单，故在实际中得到了广泛应用。 一、CSMA协议的工作原理 无论是时隙Aloha还是纯Aloha都不可避免地产生帧碰撞，是由于盲目发送引起的，即各站发送时不考虑目前信道是否已经有帧在发送。 CSMA协议实现的思想：每站发送前先检测信道状态，是否发送则根据信道的状态来决定。如当信道忙碌，则不急于发送，而是先退避一段时间再发送，这样显然减少了发送的盲目性。 对一广播信道来讲，如果信道上有帧存在，则每个站都可监测到发送数据的载波，从而知道信道处于忙碌状态。这里所谓的载波是广义而言的。当采用基带传输方式时，这里的载波监测指对基带数据的监测；当采用窄带调制传输方式时是指对调制载波的监测；而当采用扩展频谱传输方式时，载波监测指对伪随机码的监测。 信号传播时延与监测到信道空闲后按排发送的时机是影响CSMA吞吐特性的主要参数。 在实际应用中，一旦传输媒体和最大传输距离确定，则信号传播时延也就确定，其对CSMA协议性能的影响也是确定的。而发送时机受以下情况影响： (1)若监测到信道是空闲的，如何按排发送时机? (2)若监测到信道是忙碌的，是持续监测信道还是先退避一段时间后再监测? 显然，对上述情况的处理不同，可获得不同的发送时机。通常，根据信道忙碌时是持续监测信道还是退避一段时间再监测，可把CSMA分为持续型CSMA和非持续型CSMA两类。 二、非持续型CSMA 非持续型CSMA可由下列算法描述： 第一步：帧到达发送缓冲器，等待发送； 第二步：监测信道，如果信道空闲，则发送帧，如信道忙碌，则选择随机时延tξ开始延时； 第三步：延时结束后；转至第二步。 三、持续型CSMA 当信道忙碌时，持续型CSMA将持续监测信道，直至信道空闲。根据信道空