数据通信与计算机网络课件 数据通信与计算机网络第八章.ppt

数据通信与计算机网络 电信学院信通系 洪伟 第 4 章 局域网 时隙ALOHA ? 工作原理：将时间划分为一段段等长的时隙，规定帧不论何时产生， 只能在每个时隙开始时发送到信道上 重发策略：同纯ALOHA 性能：网络负载 ? 1 吞吐量 ? 0. 37 第 4 章 局域网 载波监听多路访问协议CSMA 载波监听（Carrier Sense） 是ALOHA的改进。站点在为发送帧而访问传输信道之前，首先监听信道有无载波，若有载波，说明已有用户在使用信道，则不发送帧以避免冲突。 多路访问（Multiple Access） 多个用户共用一条线路 1-坚持型CSMA（1-persistent CSMA） 原理 若站点有数据发送，先监听信道； 若站点发现信道空闲，则发送； 若信道忙，则继续监听直至发现信道空闲，然后完成发送； 若产生冲突，等待一随机时间，然后重新开始发送过程。 第 4 章 局域网 优点：减少了信道空闲时间； 缺点：增加了发生冲突的概率； 广播延迟对协议性能的影响：广播延迟越大，发生冲突的可能性越大，协议性能越差； 第 4 章 局域网 第 4 章 局域网 非坚持型CSMA（nonpersistent CSMA） 原理 若站点有数据发送，先监听信道； 若站点发现信道空闲，则发送； 若信道忙，等待一随机时间，然后重新开始发送过程； 若产生冲突，等待一随机时间，然后重新开始发送过程。 优点：减少了冲突的概率； 缺点：增加了信道空闲时间，数据发送延迟增大； 信道效率比 1-坚持CSMA高，传输延迟比 1-坚持CSMA大。 第 4 章 局域网 p-坚持型CSMA（p-persistent CSMA） 适用于分槽信道 原理 若站点有数据发送，先监听信道； 若站点发现信道空闲，则以概率p发送数据，以概率q =1- p 延迟至下一个时槽发送。若下一个时槽仍空闲，重复此过程，直至数据发出或时槽被其他站点所占用； 若信道忙，则等待下一个时槽，重新开始发送； 若产生冲突，等待一随机时间，然后重新开始发送。 第 4 章 局域网 五种多路访问协议性能比较 第 4 章 局域网 ? 性能：轻载时，1坚持CSMA吞吐量最大； 重载时，非坚持CSMA吞吐量最大。 缺点：由于传播时延的存在，冲突不可避免 ;同时监听 第 4 章 局域网 ?带冲突检测的载波监听多路访问协议CSMA/CD(Collision Detection) 引入原因 当两个帧发生冲突时，两个被损坏帧继续传送毫无意义，而且信道无法被其他站点使用，对于有限的信道来讲，这是很大的浪费。如果站点边发送边监听，并在监听到冲突之后立即停止发送，可以提高信道的利用率，因此产生了CSMA/CD 原理 站点使用CSMA协议进行数据发送； 在发送期间如果检测到冲突，立即终止发送，并发出一个瞬间干扰信号，使所有的站点都知道发生了冲突； 在发出干扰信号后，等待一段随机时间，再重复上述过程。 第 4 章 局域网 1-持续式CSMA/CD 第 4 章 局域网 CSMA/CD 第 4 章 局域网 冲突检测 (CD) 原因：有两个以上站点同时发送帧 站点在发送帧的同时，检测信道是否冲突 检测方法： 1. 比较接收到的信号电压的大小 2. 检测曼彻斯特编码的过零点 3. 比较接收到的信号与刚发出的信号 第 4 章 局域网 冲突检测 (CD) 原因：有两个以上站点同时发送帧 站点在发送帧的同时，检测信道是否冲突 检测方法： 1. 比较接收到的信号电压的大小 2. 检测曼彻斯特编码的过零点 3. 比较接收到的信号与刚发出的信号 第 4 章 局域网 CSMA/CD 信道状态 争用期 第 4 章 局域网 A=Np(1-p)N-1 p:时槽内发送的概率，A:发送成功的概率 p=1/N, N?无穷大 A=1/e(极限值） 竞争时槽为J的概率 A(1-A)j 平均竞争时槽个数 ： ?jA(1-A)j =(1-A)/A=1/A-1=e-1 信道利用率： U=T/(T+2 ?(1-A)/A+?)=1/(1+4.44a) a= ? /T 第 4 章 局域网 无冲突协议 (Collision-Free Protocols) 基本位图协议 (A Bit-Map Protocol) 工作原理 共享信道上有N个站，竞争周期分为N个时槽，如果一个站有帧发送，则在对应的时槽内发送比特1； N个时槽之后