数据通信与计算机网络课件数据通信信道共享技术

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1、数据通信与计算机网络信道共享技术2021/9/4《数据通信与计算机网络》－－信道共享技术2主要内容与基本要求主要内容信道共享技术的基本概念，受控接入与随机接入；ALOHA、时隙ALOHA的工作原理及性能分析；CSMA的基本原理，CSMA/CD的工作原理及性能分析。基本要求理解的信道共享技术的基本概念；了解受控接入的基本思想；掌握ALOHA、时隙ALOHA的工作原理及基本性能分析方法；理解各种CSMA的不同的监听策略及其优缺点。掌握CSMA/CD的工作原理及基本性能分析方法。2021/9/4《数据通信与计算机网

2、络》－－信道共享技术3本章目录A.1信道共享技术的基本概念A.2受控多点接入：轮询A.3随机接入技术：ALOHAA.4随机接入技术：CSMAA.5随机接入技术：CSMA/CD2021/9/4《数据通信与计算机网络》－－信道共享技术4A.1信道共享技术的基本概念我们前面讨论的数据链路层其实是数据链路层的一个子层，逻辑链路控制子层。它可以直接用于点对点的链路传输。如果使用的广播信道，那么数据如何发往物理链路呢？比如，什么时候才可以把数据发到链路上？这就是信道共享技术要解决的问题。绝大多数局域网使用的都是广播信道。

3、局域网重点考虑的就是如何让众多用户合理而方便的共享通信媒体资源。日常生活中常见的信道共享的例子就是召开会议。主要的召开会议的方式有：（1）固定分配发言时间，如学术会议、年终总结会等；（2）由主席管理发言。如听证会、辩论会；（3）不设会议主席，随机发言。如讨论会。信道共享技术的基本思想大都与此类似。2021/9/4《数据通信与计算机网络》－－信道共享技术5A.1信道共享技术的基本概念信道共享技术主要可以分为静态分配和动态分配两大类。静态分配适用于用户数大致固定且通信量较大的情况。它的主要问题在于，不够灵活，不能

4、适应拓扑、用户量等变化。因此不适和用户数多且经常变化或通信量具有突发性的情况。典型的静态分配有时分复用、频分复用及码分复用等。动态分配又可以分为受控多点接入和随机多点接入两大类。受控接入是指用户接入信道要受到预先设定的控者或规则的控制。典型的受控接入技术包括轮叫轮询和传递轮询。随机接入是指各站点通过随机争用的方式接入信道。主要的随机接入技术有ALOHA，CSMA，和CSMA/CD。我们讨论的重点是随机接入技术。计算机网络中信道共享技术的设计原则是公平和效率。对协议性能的分析主要围绕吞吐量和时延两个指标来讨论。

5、2021/9/4《数据通信与计算机网络》－－信道共享技术6A.2受控多点接入：轮询受控接入的特点是用户不能随机地发送信息而必须服从一定的控制，这种控制可以是集中式的或分散式的。集中式控制的代表是轮叫轮询。轮叫轮询由主机负责按顺序轮流查询各站，问有无数据要发送。优点是接入受控，不会冲突。缺点是轮询帧在链路上不停地往返，当链路距离较长时开销较大，增加了帧的等待时延。分散式控制的代表是传递轮询。传递轮询是由各站共同维护一个令牌，获得令牌的站得到信道的控制权，可以发送数据。优点是减少了轮询帧的传输时间，帧平均等待时延

6、比轮叫轮询小，站距离越大效果越好。代价是要维护令牌。两种轮询的性能分析从略。第四章信道共享技术使用多点接入技术第四章信道共享技术第四章信道共享技术4.2受控多点接入：轮询4.2.1轮叫轮询第四章信道共享技术传递轮询2021/9/4《数据通信与计算机网络》－－信道共享技术11A.3随机接入技术：ALOHAALOHA：AdditiveLinkOn-lineHawaiiSystem，即加性链路在线夏威夷系统，是随机接入技术的基础。当网络通信量较小时，各站基本上没有什么数据要发送。若使用轮询，轮询的信息不停地在多点链

7、路上传来传去，工作效率低。实际上，在通信量较小时，让各站自由地发送数据产生冲突的概率并不大，只要协议处理好冲突的问题就可以了。这样的方式称为随机接入。1.纯ALOHA纯ALOHA的工作原理为分析简单，设所有站发送的帧都是定长的，且用发送时间而不是比特数来表示。要点：每个站自由地发送数据帧，若出现冲突，各站等待一段随机的时间再重发，直到成功为止。第四章信道共享技术4.3.1纯ALOHA第四章信道共享技术2021/9/4《数据通信与计算机网络》－－信道共享技术14A.3随机接入技术：ALOHA纯ALOHA的性能分

8、析首先引入两个参数吞吐量和网络负载。吞吐量，又称吞吐率，等于在帧的发送时间内成功发送的平均帧数。显然，。网络负载，等于在内总发送的平均帧数。显然，。在稳定状态下，吞吐量和网络负载之间的关系为：（A-1）一个帧如欲发送成功，必须在该帧发送时刻之前和之后各一段时间内（一共有的时间间隔），没有其他帧的发送。假设帧的达到服从泊松分布。第四章信道共享技术P[发送成功] = P[连续两个到达时间间隔＞]=假定到