1、第三章 介質(zhì)訪問子層MAC子層的基本功能是：如何確定網(wǎng)上哪一臺計算機(jī)占有介質(zhì)（信道）進(jìn)行發(fā)送，或者說，如何分配介質(zhì)的問題。介質(zhì)分配的方法可分為兩大類：一、靜態(tài)分配，例如頻分多路復(fù)用（FDM）、異步分時復(fù)用（ATDM）和同步分時復(fù)用（STDM）等。二、動態(tài)分配，又分為：1. 集中式，例如詢問式和100VG_Any LAN的請求優(yōu)先級，等等。2. 分布式，例如以太網(wǎng)、IEEE 802.3的CSMA/CD協(xié)議，令牌協(xié)議以及通信中的碼分多址（CDMA）協(xié)議等。1第一節(jié) 信道的靜態(tài)分配所謂介質(zhì)的靜態(tài)分配是指介質(zhì)分配給誰是預(yù)先確定好的，與介質(zhì)實際發(fā)送情況無關(guān)。介質(zhì)的靜態(tài)分配又可分為以下幾種：一頻分多路復(fù)用

2、（FDM） 這種方法用于模擬信道的分配二同步分時復(fù)用（STDM） 例如一個E1信道可以傳送30路話音和相應(yīng)的信令。 但每一種信號都分配在確定的時隙上傳送，所以稱為同步分時復(fù)用。三異步分時復(fù)用（ATDM）， 將多個異步信號放在同一個信道上傳送，到達(dá)目的后再分開。為了解決不同異步信號在同一個信道傳送的問題，在復(fù)用前必須進(jìn)行緩存。四、波分多路復(fù)用WDM（Wave lengh Division Multiplexing）采用光波折射原理，使用衍射光柵或梭柱。通道兩端的波長差在10100納米范圍內(nèi)稱為WDM，在110納米范圍內(nèi)稱為密集波分復(fù)用DWDM。當(dāng)前見到的報導(dǎo)，一根光纖可以傳送25640Gbps=

3、10.24Tbps.的信號。2Poisson分布 （泊松分布）穩(wěn)定而與過去獨(dú)立的事件在間隔t內(nèi)發(fā)生k次的概率是: 第二節(jié) 動態(tài)分配的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是單位時間內(nèi)發(fā)生的平均次數(shù)。3證明：取，在內(nèi)，發(fā)生一次事件的概率發(fā)生多次事件的概率不發(fā)生事件的概率 一、先求P0 （t）4兩邊取極限：即：初始條件P0（0）=1解得：即：5即：兩邊取極限：二、再求Pk（T）6初始條件：Pk（0）=0從開始遞推：解：7在時間間隔 t 內(nèi)，事件平均發(fā)生次數(shù)：，即單位時間內(nèi)發(fā)生事件的平均次數(shù)8例：假設(shè)電話呼叫按每小時平均30次的Poisson過程進(jìn)行變化，試問在5分鐘間隔內(nèi)不呼叫和有3次呼叫的概率各為多少？解：910二和的Poi

4、sson分布有兩離散隨機(jī)變量k1, k2，則 k=k1+k2 分布是11 對可數(shù)多個離散變量k1, k2,.kn和的分布仍為Poisson分布即網(wǎng)上多計算機(jī)發(fā)送幀的數(shù)量也服從泊松分布。12第三節(jié) 信道的動態(tài)分配基本假設(shè)（5個）1站模型 假設(shè)n站，每站發(fā)數(shù)據(jù)服從泊松分布2單信道3沖突假設(shè)4 站的發(fā)送時間 4a時間連續(xù)性假設(shè) 4b時間分槽假設(shè) 4c 其他時間假設(shè)5載波監(jiān)聽假設(shè) 5a發(fā)送前監(jiān)聽 5b發(fā)送前后均監(jiān)聽 5c發(fā)送前后均不監(jiān)聽133-3-1 ALOHA系統(tǒng)一純ALOHA采用的假設(shè)：1，2，3，4a，5c前提條件：各幀長度相同幀時tf：發(fā)送一個標(biāo)準(zhǔn)長度的幀所需時間產(chǎn)生率（負(fù)載）G：每幀時發(fā)送的

5、平均幀數(shù) G= tf14吞吐率S：每幀時網(wǎng)絡(luò)成功發(fā)送的平均幀數(shù)我們有 0= S = S 現(xiàn)在求吞吐率S S = G P成 P成為成功發(fā)送幀的概率tt0 -tft0t0+tf沖突危險區(qū)發(fā)送一幀15若要取得最大吞吐率，對上式求導(dǎo)，令1617二分槽ALOHA采用的假設(shè)：1，2，3，4b，5c通常 時槽=幀時，但不一定。tf0 -tft0t0+tf沖突危險區(qū)發(fā)送一幀183-3-2載波監(jiān)聽多路訪問CSMA類協(xié)議一、1-堅持（1-persistent）CSMA協(xié)議每站發(fā)送前監(jiān)聽信道：若忙，則不發(fā)送；等待直到信道閑再發(fā)送。其吞吐率和負(fù)載的關(guān)系如圖3.4所示。 二、不堅持（Nonpersistent）CSMA

6、協(xié)議每站發(fā)送前監(jiān)聽信道：若忙，則等待一個隨機(jī)時間再監(jiān)聽；若空則發(fā)送。其吞吐率和負(fù)載關(guān)系如圖3.4所示。這種協(xié)議比上一協(xié)議容易避免沖突，因而吞吐率較高，但延遲較大。 三、p-堅持（p-persistent）CSMA協(xié)議每站發(fā)送前監(jiān)聽信道：若忙，則下一個時槽再監(jiān)聽；若空，則以概率p發(fā)送，而以概率1-p推到下一時槽再監(jiān)聽。19四CSMA/CD 每站發(fā)送前像1-堅持CSMA那樣監(jiān)聽信道：若忙，則不發(fā)送；等待直到信道閑再發(fā)送。而且發(fā)送后還要監(jiān)聽信道，若監(jiān)聽到?jīng)_突則停止發(fā)送。重試；若監(jiān)聽到無沖突則成功。 發(fā)送后要監(jiān)聽多少時間？2 是網(wǎng)上最遠(yuǎn)兩站間信號的傳送時間，包括設(shè)備延遲時間和介質(zhì)傳播時間之和。 20

7、第三章習(xí)題 1、純ALOHA信道容量為1Mpbs. 每幀1000位，平均每秒有1000幀要發(fā)送（含始發(fā)幀和重發(fā)幀）求吞吐率。 2 、1萬個站竟?fàn)幨褂靡粋€分槽ALOHHA信道，各站每小時平均發(fā)出18個幀。時槽長度為125微秒，總的產(chǎn)生率（負(fù)載）為多少? 3 、總線網(wǎng)下有8個站，采用基本位圖法，當(dāng)8個站均要發(fā)送或僅有一站要發(fā)送時，試畫出其總線工作示意圖。設(shè)竟?fàn)帟r槽851微秒，數(shù)據(jù)幀長1ms，其效率和平均遲延為多少? 4 、設(shè)平均每幀時有10幀和0.1幀要發(fā)送。求分槽ALOH協(xié)議的吞吐率并比較二者的效率和遲延.21重負(fù)載時，吞吐率降低非常快 效率：指發(fā)送幀的持續(xù)時間與為了發(fā)送幀花掉的總時間（包括競爭

8、時間和發(fā)送持續(xù)時間等等）之比的平均值。 遲延：指有幀要發(fā)送到實際開始發(fā)送所需的平均等待時間。有沖突協(xié)議（ALOHA類和CSMA類） 重負(fù)載時效率低 輕負(fù)載時遲延低為提高吞吐率和效率，開發(fā)了無沖突協(xié)議3-3-3 無沖突協(xié)議22一、基本位圖法其中，n為競爭時槽的時間； d為發(fā)送1幀的持續(xù)時間； m為網(wǎng)上的站數(shù)。23二、二進(jìn)制倒計數(shù)（Binary Countdown）法 這種方法是位圖法的變種。為了提高效率，減少競爭時槽的位數(shù)。對于n個站的系統(tǒng)，競爭時槽不是n位，而是log2n位。1111 1. 將自己站的站號的二進(jìn)制數(shù)，從高位到低位寫入競爭時槽，1寫入1；0不寫。 2. 若本站未寫入前，若發(fā)現(xiàn)競爭

9、時槽更高位已被寫入1，則停止寫入，并且放棄發(fā)送。 3. 緊隨競爭時槽后的傳送時間僅允許站號為競爭時槽寫入數(shù)的一個站發(fā)送輕負(fù)載時重負(fù)載時24 二進(jìn)制倒計數(shù)法的競爭槽時間包含有源站的序號，如果把它視為發(fā)送幀的源地址碼，那么，二進(jìn)制倒計數(shù)法無論負(fù)載輕重，其效率最高為100%；其延遲最低輕負(fù)載時為0。3-4 有限競爭協(xié)議 競爭類協(xié)議（ALOHA類和CSMA類協(xié)議）輕負(fù)載時遲延小，但重負(fù)載時效率低；而無沖突協(xié)議，輕負(fù)載時遲延較大，而重負(fù)載時效率較高。人們期望著研究出一個協(xié)議，兼有二者的優(yōu)點(diǎn)，即輕負(fù)載時延遲小，而重負(fù)載時效率高。有限競爭協(xié)議就是這樣的協(xié)議。 有限競爭協(xié)議分為靜態(tài)分組法和動態(tài)分組法兩種。25一、靜態(tài)分組法 設(shè)一個分槽ALOHA系統(tǒng)，有n個站。每個站的產(chǎn)生率均為Gi。我們將n個站共分為個組，每個組具有m個站。 應(yīng)該使每個組的總產(chǎn)生率G= mGi為1，以保證吞吐率最大。則m=1/G，這樣可以保證每個組的吞吐率為0.37 下面舉兩個特例：1. Gi=1時