三章卷积码.ppt
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1、Computer Networks v4 cs.sjtu * 第4章 MAC层 1 / 211 第三章第三章 卷积码卷积码 如 果输入序列为 111 ,初 始状态是全零,则在输入第 一、第二和第三位后从左到 右的内部状 态变化成 100000、 110000 和 111000。对应的输出位分别 是 11 、 10 和 01 。 Computer Networks v4 cs.sjtu * 第4章 MAC层 2 / 211 第三章作业题第三章作业题1818 Computer Networks v4 cs.sjtu * 第4章 MAC层 3 / 211 第第4 4章章 介质访问子层介质访问子层 v
2、局域网概述 v信道共享问题 v多路访问协议 v以太网 v虚拟局域网 v无线局域网 Computer Networks v4 cs.sjtu * 第4章 MAC层 4 / 211 v点对点通信:每一个通信信道只连接两台 计算机并只被这两台计算机占用。 v点对点通信或网状网络的特点: 双方可以通过协商改变链路参数等细节 安全性和私有性能够得到保证 连接的总数量比计算机的总数量增长的快,连接数量 = (N2-N)/2。 局域网概述局域网概述 Computer Networks v4 cs.sjtu * 第4章 MAC层 5 / 211 v共享信道通信:依赖于共享网络的局域 网技术。 v共享通信信道的
3、特点: 大大降低了组网费用 适用于局域网而非长距离传输 局域网概述局域网概述 Computer Networks v4 cs.sjtu * 第4章 MAC层 6 / 211 v局域网流行的原因 局域网技术比较便宜并且容易得到 访问的局部性:计算机与附近计算机通信可 能性比较大;计算机很有可能与同一台计算 机反复通信。 v局域网的分类 共享媒体局域网 交换局域网 局域网概述局域网概述 Computer Networks v4 cs.sjtu * 第4章 MAC层 7 / 211 v局域网的拓扑结构 局域网的拓扑结构局域网的拓扑结构 (1 1) 总线型总线型星型星型环型环型树型树型 n n 网络实
4、例网络实例 星型拓扑:星型拓扑:ATM ATM 环状拓扑:环状拓扑:IBMIBM令牌环、令牌环、FDDI FDDI 总线拓扑:以太网总线拓扑:以太网 Computer Networks v4 cs.sjtu * 第4章 MAC层 8 / 211 局域网的拓扑结构局域网的拓扑结构 (2 2) n n 使用多种拓扑的原因:每种拓扑都有其优缺使用多种拓扑的原因:每种拓扑都有其优缺 点点 星型:一根电缆断了不会影响整个网络。星型:一根电缆断了不会影响整个网络。 环状:计算机容易协调;容易检测网络运环状:计算机容易协调;容易检测网络运 行状况;一根电缆断了,整个环状网络都行状况;一根电缆断了,整个环状网
5、络都 失效。总线:所需的布线比星型少,总线失效。总线:所需的布线比星型少,总线 断了网络就要失效。断了网络就要失效。 Computer Networks v4 cs.sjtu * 第4章 MAC层 9 / 211 第第4 4章章 介质访问子层介质访问子层 v局域网概述 v信道共享问题 v多路访问协议 v以太网 v虚拟局域网 v无线局域网 Computer Networks v4 cs.sjtu * 第4章 MAC层 10 / 211 信道共享问题信道共享问题 v信道的静态分配 v信道的动态分配 局域网的关键是解决信道共享问题 Computer Networks v4 cs.sjtu * 第4章
6、 MAC层 11 / 211 信道的静态分配信道的静态分配 v通常采用多路复用技术 v将一条物理媒体划分成多个信道,固定 分配给每一对通信的双方 v通常用于点对点通信,不适合局域网 Computer Networks v4 cs.sjtu * 第4章 MAC层 12 / 211 信道共享问题信道共享问题 v信道的静态分配 v信道的动态分配 Computer Networks v4 cs.sjtu * 第4章 MAC层 13 / 211 信道的动态分配信道的动态分配 v将整个物理媒体看成一条信道,所有连 在媒体上的站点之间都是通过这条信道 传输。 v主要问题:信道争抢 Computer Netw
7、orks v4 cs.sjtu * 第4章 MAC层 14 / 211 信道的动态分配信道的动态分配 v受控接入协议 v随机接入协议 Computer Networks v4 cs.sjtu * 第4章 MAC层 15 / 211 受控接入协议受控接入协议 v轮询:由中心控制器循环扫描每个站点,给每 个站点一次发送的机会 v预约:每一轮分组的发送都是事先安排好的 v令牌传递:把计算机连成一个环,环中有一个 特殊的称为令牌的报文在传递。拿到令牌的站 点可以把令牌扣下,并发送报文 v缺点:需要一个特殊的设备来协调这些过程 Computer Networks v4 cs.sjtu * 第4章 MAC
8、层 16 / 211 信道的动态分配信道的动态分配 v受控接入协议 v随机接入协议 Computer Networks v4 cs.sjtu * 第4章 MAC层 17 / 211 随机接入协议随机接入协议 v不需要特殊的协调设备 v计算机要发送时,会采用随机选择方式 ,防止和其他计算机发生冲突 v常用的随机接入协议 ALOHA CSMA/CD CSMA/CA Computer Networks v4 cs.sjtu * 第4章 MAC层 18 / 211 随机接入协议随机接入协议的五个假设 v单信道假设(Single Channel Assumption) v站模型(Station Mode
9、l) v冲突假设(Collision Assumption) v时间假设: 时间连续(Continuous Time) 时间分时隙(Slotted Time) v侦听假设: 载波侦听(Carrier Sense) 非载波侦听(no Carrier Sense) Computer Networks v4 cs.sjtu * 第4章 MAC层 19 / 211 单信道假设单信道假设 v所有通信,包括发送和接收,都通过单 信道进行 v所有的站都在该信道上发送或接收信息 v所有站都是平等的,各站没有主从之分 信道是共享的,任何时刻只允许一个站点可以发送,并且任 何站点都必须通过竞争才能取得发送权(如有
10、主从之分,则 存在单点故障) Computer Networks v4 cs.sjtu * 第4章 MAC层 20 / 211 信道的动态分配信道的动态分配 v单信道假设(Single Channel Assumption) v站模型(Station Model) v冲突假设(Collision Assumption) v时间假设: 时间连续(Continuous Time) 时间分时隙(Slotted Time) v侦听假设 载波侦听(Carrier Sense) 非载波侦听(no Carrier Sense) 有关动态分配的五个假设: Computer Networks v4 cs.sjt
11、u * 第4章 MAC层 21 / 211 站模型站模型 v由N个独立的站(计算机、电话、个人通信设 备)组成 v每个站都可产生待发送的帧 v在时间t内,生成一帧的概率为t,其中 是常量(新帧到达速率) v一旦生成一帧,就等待发送,直到成功发送 各站都是相互独立地、都以固定速率产生数据帧,某站 一旦产生新帧,即被阻塞,亦即不会再有新的帧产生, 每个站只有一个用户 Computer Networks v4 cs.sjtu * 第4章 MAC层 22 / 211 信道的动态分配信道的动态分配 v单信道假设(Single Channel Assumption) v站模型(Station Model)
12、 v冲突假设(Collision Assumption) v时间假设: 时间连续(Continuous Time) 时间分时隙(Slotted Time) v侦听假设 载波侦听(Carrier Sense) 非载波侦听(no Carrier Sense) 有关动态分配的五个假设: Computer Networks v4 cs.sjtu * 第4章 MAC层 23 / 211 冲突假设冲突假设 v如两帧同时发送,则发生冲突 v所有的站点都能检测到冲突 v冲突的帧必须重发,除了冲突引起的差 错外,没有其它差错 由于每个站点都必须通过竞争才能取得发送权,所以 冲突是不可避免的,但在某些共享信道中采
13、用特殊的 机制来消除冲突(令牌网) Computer Networks v4 cs.sjtu * 第4章 MAC层 24 / 211 信道的动态分配信道的动态分配 v单信道假设(Single Channel Assumption) v站模型(Station Model) v冲突假设(Collision Assumption) v时间假设: 时间连续(Continuous Time) 时间分时隙(Slotted Time) v侦听假设 载波侦听(Carrier Sense) 非载波侦听(no Carrier Sense) 有关动态分配的五个假设: Computer Networks v4 cs.
14、sjtu * 第4章 MAC层 25 / 211 时间假设时间假设 v时间连续(Continuous Time) 帧的发送可在任意时刻 v时间分时隙(Slotted Time) 时间被分为时隙,帧只能在时隙的开始处发 送,一个时隙中可发送0、1或多帧,在一个 时隙的开始处,如果只有一个站点发送则成 功,如有多个站点发送则将发生冲突 Computer Networks v4 cs.sjtu * 第4章 MAC层 26 / 211 信道的动态分配信道的动态分配 v单信道假设(Single Channel Assumption) v站模型(Station Model) v冲突假设(Collision
15、 Assumption) v时间假设: 时间连续(Continuous Time) 时间分时隙(Slotted Time) v侦听假设 载波侦听(Carrier Sense) 非载波侦听(no Carrier Sense) 有关动态分配的五个假设: Computer Networks v4 cs.sjtu * 第4章 MAC层 27 / 211 侦听假设侦听假设 v载波侦听(Carrier Sense) 所有的站在使用信道前,都可检测到当前 信道是否正被使用,如信道正忙,则等待 v非载波侦听(no Carrier Sense) 所有的站在使用信道前,都不检测当前信 道是否正被使用,只是盲目发送
16、 在局域网中,常采用载波侦听 Computer Networks v4 cs.sjtu * 第4章 MAC层 28 / 211 第第4 4章章 介质访问子层介质访问子层 v局域网概述 v信道共享问题 v多路访问协议 v以太网 v虚拟局域网 v无线局域网 Computer Networks v4 cs.sjtu * 第4章 MAC层 29 / 211 多路访问协议多路访问协议 v纯ALOHA v分隙ALOHA v载波侦听多路访问协议 Computer Networks v4 cs.sjtu * 第4章 MAC层 30 / 211 纯纯ALOHAALOHA的原理的原理 v任何一个站都可以在帧生成后
17、立即发送( 可能冲突) v通过信号的反馈,检测信道,以确定发送 是否成功 v如发送失败,则经随机延时后再发送 Computer Networks v4 cs.sjtu * 第4章 MAC层 31 / 211 纯纯ALOHAALOHA的原理的原理 v在纯ALOHA中,站点一旦产生新帧则立即发送,如果一 个标准长度的帧的发送时间为t,在t0+t时刻允许生成一 个新帧,除此新帧之外,在t0 t0+2t 时间内不能有其它 帧产生,否则冲突,即冲突危险区为2t 冲突危险区 t0 t0+t t0+2t t0+3t 时间 Tnbm P253 Fig. 4-2 阴影帧的冲突危险区 Computer Netwo
18、rks v4 cs.sjtu * 第4章 MAC层 32 / 211 纯纯ALOHAALOHA的效率的效率 v当网络比较闲时,效率较好 v当网络较忙时,会频繁发生冲突。这种 冲突时的信道的利用率只能达到18% Computer Networks v4 cs.sjtu * 第4章 MAC层 33 / 211 多路访问协议多路访问协议 v纯ALOHA v分隙ALOHA v载波侦听多路访问协议 Computer Networks v4 cs.sjtu * 第4章 MAC层 34 / 211 分隙分隙ALOHAALOHA的原理的原理 v在一个时隙内只产生一个新 帧,新帧不允许立即发送, 将在下一个时隙
19、的开始处 t0+t 时发送,不会发生冲突 v在一个时隙内产生一个以上 新帧,下一个时隙的开始处 t0+t 时,一个以上的帧同时 发送,将发生冲突,即冲突 危险区为t 时间 t0 t0+t t0+2t t0+t 冲突危险区 t0 t0+t t0+2t t0+t t0+t Computer Networks v4 cs.sjtu * 第4章 MAC层 35 / 211 分隙分隙ALOHAALOHA的原理的原理(续)(续) v分隙ALOHA的时间以时隙(Time Slot)为单位 v时隙的长度对应一帧的传输时间,其起点由专 门的信号来标志 v新帧的产生是随机的,但分隙ALOHA不允许 随机发送,凡帧
20、的发送必须在时隙的起点,即 冲突危险区是原来的一半 v信道利用率可达36% Computer Networks v4 cs.sjtu * 第4章 MAC层 36 / 211 多路访问协议多路访问协议 v纯ALOHA v分隙ALOHA v载波侦听多路访问协议 Computer Networks v4 cs.sjtu * 第4章 MAC层 37 / 211 载波侦听多路访问协议载波侦听多路访问协议CSMACSMA v持续和非持续CSMA v冲突检测 在发送数据前先侦听信道,只有当信道为空时才 可能发送 Computer Networks v4 cs.sjtu * 第4章 MAC层 38 / 211
21、 持续和非持续持续和非持续CSMACSMA v1 持续CSMA v非持续CSMA(Nonpersistent CSMA) vp 持续CSMA(p-persistent CSMA) Computer Networks v4 cs.sjtu * 第4章 MAC层 39 / 211 1 1 持续持续CSMACSMA v每个站在发送前,先侦听信道,如信 道正忙,则等待并持续侦听,一旦信 道空闲,立即发送,即发送的概率为1 ;如冲突,则延时一随机时隙数后, 重新发送 Computer Networks v4 cs.sjtu * 第4章 MAC层 40 / 211 持续和非持续持续和非持续CSMACSMA
22、 v1 持续CSMA v非持续CSMA(Nonpersistent CSMA) vp 持续CSMA(p-persistent CSMA) Computer Networks v4 cs.sjtu * 第4章 MAC层 41 / 211 非持续非持续CSMACSMA (Nonpersistent CSMANonpersistent CSMA) v每个站在发送前,先侦听信道,如 信道正忙,则不再继续侦听,而是 延时一随机时隙数后,再侦听信道 Computer Networks v4 cs.sjtu * 第4章 MAC层 42 / 211 持续和非持续持续和非持续CSMACSMA v1 持续CSMA
23、 v非持续CSMA(Nonpersistent CSMA) vp 持续CSMA(p-persistent CSMA) Computer Networks v4 cs.sjtu * 第4章 MAC层 43 / 211 p p 持续持续CSMACSMA (p-persistent CSMAp-persistent CSMA) v用于分隙信道 v先侦听信道,如信道正忙,则等到下 一时隙;如信道空闲,则以概率p发送 ,而以概率q=(1-p)把本次发送延至下 一时隙,直至发送成功 Computer Networks v4 cs.sjtu * 第4章 MAC层 44 / 211 载波侦听多路访问协议载波侦
24、听多路访问协议CSMACSMA v持续和非持续CSMA v冲突检测 在发送数据前先侦听信道,只有当信道为空时才 可能发送 Computer Networks v4 cs.sjtu * 第4章 MAC层 45 / 211 传播时延对载波传播时延对载波侦侦听的影响听的影响 vCSMA并不能完全解决冲突问题 如两个或多个准备发送的站都检测到信道 空闲而同时发送将发生冲突 冲突 A 1 km B = 5 s t Computer Networks v4 cs.sjtu * 第4章 MAC层 46 / 211 带冲突检测的带冲突检测的CSMACSMA vCSMA/CD Carrier Sense Mul
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