网络课件-第四章.

2019年12月17日9时0分1第四章信道共享技术4.1信道共享总述4.2受控接入4.3随机接入:ALOHA4.4随机接入:CSMA/CD4.5信道共享:物理层技术2019年12月17日9时0分24.1信道共享总述1.多点接入(信道共享)的特点与要求信号的迭加和碰撞要求某一时刻只有唯一信息有效传递要求平等对待用户平等发送平等接收实时反应用户好像独享网络2019年12月17日9时0分3一个竞争冲突例子声波在有限的空间范围内传播我想应该是…告诉你一个特大新闻！刚才我听见…我可以发誓…这里太吵啦！我听不清…2019年12月17日9时0分44.1信道共享总述2.信道共享技术的分类从可维护性和控制的复杂度两方面考察受控接入:无冲突数据链路层随机接入:有冲突数据链路层信道复用:物理层技术2019年12月17日9时0分54.2受控接入4.2.1分类：集中式控制：轮询分散式控制：令牌环网4.2.2轮询方式主机和站主机：进行接入的管理站：参与数据传输2019年12月17日9时0分64.2.2轮询方式轮叫轮询工作原理：每个站只能接收主机的信息，也只能向主机发送信息机制：主机从1站开始，逐个询问各站是否有数据发送。原理演示2019年12月17日9时0分74.2.2轮询方式传递轮询每个循环由主机向N站发送轮询帧开始，而后，不是再由主机向N-1站发轮询帧，而是由N站向N-1站发送轮询帧……直到最后再由1站把发送权交回主机，完成一个循环站间距离越大，传递轮询的效果就越好，但协议比轮叫轮询复杂2019年12月17日9时0分84.2.2令牌环工作原理演示公平原则闭合的环一点断多点瘫，不易检查断点令牌总线2019年12月17日9时0分94.3随机接入：ALOHA4.3.1纯ALOHA工作原理：想发就发。规定时间内若收到应答，表示发送成功；否则重发重发策略：若立即重发，则显然要再次冲突，等待一段随机的时间，然后重发；如再次冲突，则再等待一段随机的时间，直到重发成功为止2019年12月17日9时0分10纯ALOHA性能主机A1主机B23冲突45负载越重，冲突概率越大，性能越差2019年12月17日9时0分114.3.2时隙ALOHA工作原理：将时间划分为一段段等长的时隙，一个时隙长度正好发送完一个帧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ALOHA2019年12月17日9时0分124.3.2时隙ALOHA主机A1主机B2332019年12月17日9时0分134.4随机接入：CSMA/CD4.4.1CSMA载波侦听多点接入（CarrierSenseMultipleAccess）每个站点在使用信道前，需检测信道是否已被其他站点占用“先听后发”CSMA协议分类坚持和非坚持CSMACSMA/CD2019年12月17日9时0分144.4.1CSMA冲突的解决方法非坚持CSMA：一旦监听到信道忙，就不再监听；延迟一个随机时间后再次监听。坚持CSMA：监听到信道忙时，仍继续监听，直到信道空闲2019年12月17日9时0分154.4.1CSMA坚持CSMA：1-坚持CSMA：一听到信道空闲就立即发送数据（以概率1发送）p-坚持CSMA：听到信道空闲时，以概率p发送数据，即以概率1-p延迟一段时间后再发送2019年12月17日9时0分164.4.2CSMA/CDCSMA的缺点：传播时延仍然存在冲突的可能在冲突发生时，站不知道是出现冲突，这样，发送数据的站将一直把数据发出，但显然这些数据是有错的，因此这段时间是浪费的。2019年12月17日9时0分174.4.2CSMA/CDCarrierSenseMultipleAccess/CollisionDetection工作原理：边发送边监听（冲突检测）。若监听到冲突，则冲突双方都立即停止发送。信道很快空闲，从而提高效率。“先听后发，边发边听”2019年12月17日9时0分184.4.2CSMA/CD冲突检测的方法：比较接收到的信号电压的大小检测曼彻斯特编码的过零点发送的同时也接收，就可以比较接收到的信号与刚发出的信号检测到冲突后，发送人为干扰信号，强化冲突工作演示2019年12月17日9时0分194.4.2CSMA/CD若两个最远距离站点间的传输时间为T，则网络的最大冲突检测时间为2T。ABCDEFTA在t=0时刻向F发送帧。F在t=T-时刻向A发送帧A在t=2T时刻收到冲突载波冲突2019年12月17日9时0分204.4.2CSMA/CD碰撞槽时间（Slottime）发生碰撞的时间的上限距离最远主机之间的传输媒体长度S帧在媒体上传输速度为0.7C（C为光速）T=S/0.7C+tPHY（tPHY为物理层延时）Slottime=2T=2S/0.7C+2tPHY2019年12月17日9时0分214.4.2CSMA/CD由于CSMA/CD的存在，则设Lmin为网络最小帧长，R为网络传输率必须满足Lmin/R=SlottimeABCDEFT冲突2019年12月17日9时0分224.4.2CSMA/CD根据下面公式Slottime=2S/0.7C+2tPHYLmin/R=Slottime有：Lmin=(2S/0.7C+2tPHY)R2019年12月17日9时0分234.5信道复用：物理层技术信道复用方式的分类时分复用TDM频分复用FDM波分复用WDM2019年12月17日9时0分24时分复用多路复用器多路解复用器数据1数据2数据3数据4数据1数据2数据3数据4Byte1Byte2Byte3Byte4时间t信号的帧数字信道010100111100011011110000010100002019年12月17日9时0分25时分复用在不同的时间占用相同的频带宽度ABCDABCDABCDABt2019年12月17日9时0分26频分复用多路复用器多路解复用器数据1数据2数据3数据4数据1数据2数据3数据4f1f2f3f4信道带宽f信道频谱模拟信道2019年12月17日9时0分27频分复用在相同的时间占用不同的带宽资源ABCDEFGHIJKLMNF2019年12月17日9时0分28波分复用与频分复用概念相同，为每路信号分配相互隔离的光谱频带。波分复用的物理概念共享光纤光纤1光纤2光纤1,棱柱或衍射光栅2019年12月17日9时0分29波分复用一条光纤中复用两路光载波信号~80路光载波信号(DWDM)数据传输速率=2.5Gbps*8=20Gbps2019年12月17日9时0分30CDMA码分复用(CodeDivisionMultiplexingAccess)特点同样时间使用相同的频带通信各个用户使用不同码型，不会造成干扰前身用于军事，抗干扰能力强，频谱接近白噪声2019年12月17日9时0分31CDMA工作原理经过运算后，将其他站的信息过滤掉利用内积运算进行过滤将每个比特再细分为m个短间隔，每个断间隔被称作码片（chip）一般m=64或128课堂例子中，设m=82019年12月17日9时0分32CDMA对每一个站制定唯一的码片序列00011011（发送1）记录为-1-1-1+1+1-1+1+111100100（发送0，为反码）系统中每个站的码片序列不同且正交正交：S与T向量的内积为0内积：S•T=1/m*ΣSi*Ti2019年12月17日9时0分33CDMA系统中每个站的码片序列不同且正交即：S•T=1/m*ΣSi*Ti=0例如：S=-1-1-1+1+1-1+1+1T=-1-1+1-1+1+1+1-1一定有：任何码片的规格化内积为1S•S=1/m*ΣSi*Si=1同理：任何码片向量与反码向量规格化内积为-12019年12月17日9时0分34CDMA工作过程：系统中利用GPS同步数据发送，每个站必然处在三种状态之一：发送码片序列发送反码序列不发送任何序列2019年12月17日9时0分35CDMA接收站的解析接收站收到的是所有站向量的迭加接收站使用源站的码片序列与接收到的向量做内积，必有：所有其它站的信号都被滤掉（内积为0）运算结果为+1：源站发送1运算结果为-1：源站发送0运算结果为0：源站没有发送数据2019年12月17日9时0分36思考题共有4个站进行CDMA通信。各站的码片序列分别为：A:00011011B:00101110C:01011100D:01000010现收到这样的码片序列：（+1-1+3-3-1+1+1-1）。哪个站发送数据了？发送的代码是什么？（要有简单的计算过程）