无线局域网媒体访问控制协议基础

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1、无线局域网媒体访问控制协议基础9/20/2021课程要点4.1引言4.2MAC协议基础4.2.1广播信道及多址接入技术4.2.2多址接入信道模型4.2.3多址接入协议的主要性能指标4.3典型的时分多址接入MAC协议与性能4.3.1多址接入MAC协议的分类4.3.2ALOHA协议4.3.3CSMA协议4.3.4按需分配方式MAC协议9/20/20214.1引言传输媒体及其频带是局域网络特别是一大类广播信道局域网络所有站点共享的系统资源。局域网的络媒体访问控制（MAC）协议是在局域网内将传输媒体的频带有效地分配给网络各站点用户的方法。媒体访问的控制策略对整个局域网络的性能（吞吐量、帧延迟时间等）

2、来说是至关重要的。本节课程概括介绍适合广播信道的局域网络媒体访问控制（MAC）协议。这些协议虽然有些并非为为无线局域网所设计，但原则上都可以用于作为无线局域网的媒体访问控制（MAC）协议。在介绍广播信道模型的基础上，分析了经典的ALOHA协议、CSMA协议的原理及性能，最后对适合无线局域网的CSMA∕CA等协议进行讨论。9/20/20214.2MAC协议基础4.2.1广播信道及多址接入技术一．广播信道概念及信道的容量所谓广播信道，简单说来是指系统中的所有站点都连接在该信道上，这些站点中的任何一个所发送出的信号，都可以被系统中与信道相连接的所有其它站点接收到。信道是有容量限制的，而信道容量则是

3、信道资源大小的量度，表示信道能够可靠传输信息的速率能力。信道容量的大小由下面的香农公式给出：C=B·log2（1+S/N）式中，C为信道容量，单位为bit/s；B为信道频带宽度，单位为Hz；S/N是信道中的信号功率（S）与噪声功率（N）之比，称为信噪比。9/20/20214.2MAC协议基础4.2.1广播信道及多址接入技术二．信道的复用与多址接入技术原则上说来，同一局域网络系统中两个（或两个以上）站利用同一频带信道资源是不能在同一时间发送信息的。通常采用分割子信道的方法。分割子信道通常又称为复用技术。复用技术除了以前提到的频分多址（FDMA）和码分多址（CDMA）技术外，还有一种常用的时分多

4、址（TDMA）技术。FDMA和CDMA技术在GSM蜂窝电话网或无线局域网中用来分割相邻不同小区的子信道，而在单小区无线局域网或有线局域网内，为了若干站共享同一媒体资源，常采用时分的方式，若干站交替在不同时间占用公共信道媒体来发送信号，这一技术称为时分多址接入技术。9/20/20214.2MAC协议基础4.2.2多址接入信道模型一．N用户广播信道SBRBSBRBSBRBMACMACMAC接收缓冲器接收缓冲器媒体访问控制站点1站点2……站点N图4.1N用户广播信道模型●N个用户直接“连接”在该信道上；●任一用户发送出的信息信号可被所有其它站接收到；●信道是半双工的，即同一时间仅当只有一个站发送信

5、息时，其它站才可以正确接收。9/20/20214.2MAC协议基础4.2.2多址接入信道模型二．数据帧的生成规则网络中每个站有数据要发送时，在MAC层将数据装配成一个又一个的数据帧，并依顺序放入发送缓冲器。一个数据帧进入缓冲器就意味着一个帧的生成。设单位时间内平均到达帧数为λ，且满足：●λ不随时间变化；●某一帧的到达不影响后续帧的到达；●任意小的时间段Δt内的到达帧要么为1，要么为0。网络中（所有站）帧的到达服从泊松分布，即在时间（0，t）内“到达k个帧”这一事件的概率记为Pk（t）为：Pk（t）=[（λt）k/k！]e-λt（4-1）据此可得帧到达时间间隔的概率密度函数p（t）为：p（t）

6、=λe-λt（4-2）9/20/20214.2MAC协议基础4.2.2多址接入信道模型三．信道为理想无噪信道我们假设系统是理想的且信道中是没有噪声和干扰的，这样当只有某一个站发送数据信息时，信号会无失真地到达各个站点，它的接收站一定能正确收到。在这种情况下，传输出错仅当若干站同时发送信息（发生碰撞）时才可能出现。四．传输碰撞的后果及处理传输碰撞是两个或两个以上的站同时向信道中送出数据帧是发生的。无论两个（或多个）数据帧在时间上全部重叠还是部分重叠，这些相碰的数据帧都会损坏。相互碰撞的帧损坏（或传输错误）之后，发送站要按照某种规则将被损坏帧进行重新发送。9/20/20214.2MAC协议基础4

7、.2.3多址接入协议的主要性能指标吞吐量（S）、总业务量（G）、平均传输延迟（D）等。一.吞吐量S吞吐量是单位时间内在信道上成功传送的信息量，其单位是bit/s。若在每一秒时间内，成功传送的帧数为n，每帧长度为L比特，则吞吐量为nL（bit/s）。实用中为分析方便，吞吐量常用其理论上的最大值，也就是信道的传输速率R（单位是bit/s）来归一化，用符号S来表示 ，则S=nL/R=nT（T为每帧的传输时长），且0