《計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)-》第4章-介質(zhì)訪問控制層匯總課件

第四章

介質(zhì)訪問控制層1背景2共享介質(zhì)的信道分配3共享信道動(dòng)態(tài)訪問技術(shù)4以太網(wǎng)5無線局域網(wǎng)6網(wǎng)橋1

第四章

介質(zhì)訪問控制層1背景11背景計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分為兩類點(diǎn)到點(diǎn)信道的網(wǎng)絡(luò)（點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)）共享信道的網(wǎng)絡(luò)（廣播式網(wǎng)絡(luò)）廣播信道也稱為：多路訪問信道或隨機(jī)訪問信道廣播信道網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)所有站點(diǎn)共享同一信道一個(gè)站發(fā)送的數(shù)據(jù)將傳遍整個(gè)網(wǎng)絡(luò)同時(shí)發(fā)送會(huì)產(chǎn)生沖突需要某種信道訪問機(jī)制——介質(zhì)訪問子層研究的問題2頻率f★1背景計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分為兩類2頻率f★1背景典型的廣播信道網(wǎng)絡(luò)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)無線廣域網(wǎng)（GSM、GPRS、WCDMA等）無線局域網(wǎng)WLAN（802.11）有線局域網(wǎng)共享式以太網(wǎng)，令牌環(huán)網(wǎng)光纖網(wǎng)絡(luò)廣播信道網(wǎng)絡(luò)面臨和需要解決的問題如何識(shí)別不同的站點(diǎn)站點(diǎn)何時(shí)如何使用信道——信道訪問與分配問題上述問題由MAC子層協(xié)議解決（OSI參考模型）介質(zhì)訪問子層（mediumaccesscontrol）3★1背景典型的廣播信道網(wǎng)絡(luò)3★術(shù)語：多路復(fù)用與多路訪問多路復(fù)用：Multiplex（信號(hào)）多個(gè)通信復(fù)用到一個(gè)信道上TDM、FDM通過劃分子信道，實(shí)現(xiàn)多個(gè)一對一的通信多路（多址）訪問：Multi-Access（用戶）在一個(gè)信道上，實(shí)現(xiàn)多個(gè)站點(diǎn)間通信，一對多的通信TDMA，時(shí)分多路訪問，TDM的聯(lián)網(wǎng)通信方式FDMA，頻分多路訪問，F(xiàn)DM的聯(lián)網(wǎng)通信方式CDMA，碼分多路訪問WDMA，波分多路訪問CSMA，載波偵聽多路訪問4術(shù)語：多路復(fù)用與多路訪問多路復(fù)用：Multiplex（信號(hào)）2共享介質(zhì)的信道分配靜態(tài)分配（無競爭）頻分多路訪問FDMA（各站使用獨(dú)立頻段傳輸）需要考慮頻段間隔，以免相互干擾用戶速率受限時(shí)分多路訪問TDMA（各站使用獨(dú)立時(shí)間段傳輸）需要考慮時(shí)間段（時(shí)隙）獨(dú)立，以免干擾用戶接入時(shí)延較大靜態(tài)分配方式簡單可靠，但信道利用率低，不適應(yīng)突發(fā)的數(shù)據(jù)傳送和用戶數(shù)量變化的情況。5★2共享介質(zhì)的信道分配靜態(tài)分配（無競爭）5★2共享介質(zhì)的信道分配動(dòng)態(tài)分配不固定為每個(gè)站點(diǎn)分配信道需要時(shí)才分配或占用，空閑時(shí)可由其它站點(diǎn)使用動(dòng)態(tài)分配需要考慮的要素如何發(fā)送任意，想發(fā)就發(fā)；得到許可再發(fā)送發(fā)送前是否偵聽載波：盲目或等待信道空閑如何接收地址識(shí)別；是否檢測沖突沖突怎樣解決不使沖突出現(xiàn)減少?zèng)_突減少?zèng)_突影響6★STOPNOYESCollision2共享介質(zhì)的信道分配動(dòng)態(tài)分配6★STOPNOYESColl2共享介質(zhì)的信道分配動(dòng)態(tài)分配的方式集中仲裁的動(dòng)態(tài)分配（需要管理站）向管理站預(yù)約：需要時(shí)申請，許可后發(fā)送數(shù)據(jù)（舉手的方式）申請時(shí)可能沖突，許可后發(fā)送無沖突由管理站輪詢(點(diǎn)名的方式)單播輪詢方式：依次詢問每個(gè)站，有數(shù)據(jù)發(fā)的站點(diǎn)發(fā)送，無沖突組播或廣播輪詢：可能有沖突分布仲裁的動(dòng)態(tài)分配（無需管理站）允許競爭存在，盡量避免或減少?zèng)_突減少?zèng)_突的措施：發(fā)前偵聽信道，檢測沖突，沖突后隨機(jī)后退等令牌控制信道的使用只有得到令牌的站，才能發(fā)送數(shù)據(jù)（無沖突方式）7★2共享介質(zhì)的信道分配動(dòng)態(tài)分配的方式7★本章重點(diǎn)－分布式隨機(jī)競爭算法算法優(yōu)點(diǎn)信道利用率高其它站點(diǎn)不發(fā)送時(shí)，可占用更多的信道資源聯(lián)網(wǎng)通信方式簡單不需要進(jìn)行信道劃分（隨機(jī)信道）站點(diǎn)數(shù)可變發(fā)，或者不發(fā)(不存在子信道帶來的復(fù)雜問題)適合于計(jì)算機(jī)間的組網(wǎng)通信（范圍有限）通信的對象可變通信的數(shù)據(jù)量可變，通信能力強(qiáng)站點(diǎn)可自由上下網(wǎng)最大問題如何最大限度避免出現(xiàn)發(fā)送沖突8本章重點(diǎn)－分布式隨機(jī)競爭算法算法優(yōu)點(diǎn)83共享信道動(dòng)態(tài)訪問技術(shù)3.1隨機(jī)競爭訪問信道節(jié)點(diǎn)隨機(jī)搶占信道，ALOHA、CSMA等允許沖突存在3.2無沖突訪問信道（有序訪問）控制節(jié)點(diǎn)訪問信道次序，位圖、令牌等無沖突3.3有限競爭訪問信道結(jié)合競爭方式和無沖突方式輕負(fù)載時(shí)，使用競爭方式重負(fù)載時(shí)，使用無沖突方式93共享信道動(dòng)態(tài)訪問技術(shù)3.1隨機(jī)競爭訪問信道93共享信道動(dòng)態(tài)訪問技術(shù)3.4波分多路訪問站點(diǎn)配置工作方式3.5蜂窩網(wǎng)絡(luò)隨機(jī)競爭按需分配103共享信道動(dòng)態(tài)訪問技術(shù)3.4波分多路訪問103.1典型的隨機(jī)競爭訪問協(xié)議★

純ALOHA協(xié)議各站想發(fā)就發(fā)，碰撞隨時(shí)可能發(fā)生時(shí)槽ALOHA協(xié)議規(guī)定統(tǒng)一發(fā)送時(shí)刻，碰撞時(shí)幀完全重疊CSMA協(xié)議發(fā)前偵聽信道，忙則隨機(jī)后退有三種策略：0堅(jiān)持、1堅(jiān)持和P堅(jiān)持CSMA/CD發(fā)前偵聽信道，發(fā)送時(shí)同時(shí)檢測信道檢測到?jīng)_突立即停發(fā)，釋放信道CSMA/CA：WLAN的MAC協(xié)議發(fā)前不聽不看，沖突嚴(yán)重雖發(fā)前偵聽信道，但沖突一旦發(fā)生不能立即停下，資源浪費(fèi)沖突立即釋放信道，提高信道利用率113.1典型的隨機(jī)競爭訪問協(xié)議★純ALOHA協(xié)議發(fā)前不聽不性能分析模型假設(shè)有N個(gè)站點(diǎn)，每個(gè)站點(diǎn)隨時(shí)都有數(shù)據(jù)幀可發(fā)。為分析方便，假定：所有數(shù)據(jù)幀長度相同(Lbits)，信道速率為R(bits/s)每個(gè)數(shù)據(jù)幀持續(xù)時(shí)間為T=L/R，（幀時(shí)）信道幀速率為C=1/T=R/L123…C單位時(shí)間=CT123…g成功幀數(shù)s總幀數(shù)g站點(diǎn)通信模型：--N個(gè)站點(diǎn)按某種通信規(guī)則發(fā)送數(shù)據(jù)幀。--數(shù)據(jù)幀在信道上可能出現(xiàn)重疊(沖突)--只有未被沖突的幀才能成功傳輸三個(gè)重要分析參數(shù)：C：信道幀速率，單位時(shí)間內(nèi)最大傳輸幀數(shù)g：信道負(fù)載，單位時(shí)間內(nèi)所有站點(diǎn)傳輸幀總數(shù)s:有效傳輸，單位時(shí)間內(nèi)成功傳輸幀總數(shù)12性能分析模型假設(shè)有N個(gè)站點(diǎn)，每個(gè)站點(diǎn)隨時(shí)都有數(shù)據(jù)幀可發(fā)。為分歸一化性能參數(shù)G=g/C信道負(fù)載率，信源幀速率數(shù)據(jù)幀總傳輸速率與信道幀速率之比也可理解為：幀數(shù)量/幀時(shí),G=g/C=gT0<G<NN個(gè)站的幀傳輸在時(shí)間上可能(部分)重疊當(dāng)G>1時(shí)，表明信道已達(dá)到滿負(fù)荷G最大可達(dá)N(站點(diǎn)數(shù))，表示每個(gè)站點(diǎn)都以信道幀速率發(fā)送S=s/C信道吞吐率，信道利用率成功幀速率占信道幀速率的比例0<S<1123…C單位時(shí)間=CT123…g成功幀數(shù)s總幀數(shù)g13歸一化性能參數(shù)G=g/C信道負(fù)載率，信源幀速率123…信道競爭模型競爭模型N個(gè)獨(dú)立工作的站點(diǎn)，隨機(jī)地發(fā)送數(shù)據(jù)幀進(jìn)入信道的幀速率是一個(gè)隨機(jī)過程(設(shè)均值為G)某個(gè)幀成功傳輸?shù)臈l件(不考慮誤碼)沒有與其它幀在時(shí)間上有重疊進(jìn)入信道(幀速率G)成功傳輸出信道（吞吐率S）沖突的幀（消失在信道上)顯然：S≤G14信道競爭模型競爭模型進(jìn)入信道成功傳輸出信道沖突的幀顯然：S≤信道競爭模型幀速率（信道負(fù)載率）的概率分布在任意一個(gè)幀時(shí)T(幀長度/信道速率)內(nèi)，生成k個(gè)幀的概率服從泊松分布其中G為平均幀速率（幀/幀時(shí)）典型值：T內(nèi)生成0幀的概率為：pT(0)=e-GT內(nèi)生成1幀的概率為：pT(1)=Ge-G2T內(nèi)生成0幀的概率為：p2T(0)=e-2G15信道競爭模型幀速率（信道負(fù)載率）的概率分布15信道競爭模型背景知識(shí)：泊松(Poisson)分布無窮多個(gè)獨(dú)立工作站點(diǎn)隨機(jī)生成(發(fā)送)幀的概率分布設(shè)有一小的時(shí)間間隔dt，若在dt內(nèi)生成一幀的概率為λdt(λdt<<1)當(dāng)dt足夠小時(shí)，生成多于1幀的概率可忽略不計(jì)在各不重疊的時(shí)間間隔，生成的幀數(shù)是獨(dú)立的隨機(jī)變量概率結(jié)構(gòu)與時(shí)間位置無關(guān)則可推出在t時(shí)間內(nèi)生成n個(gè)幀的概率為均值為方差為λ為幀的平均生成速率(研究表明：當(dāng)站點(diǎn)數(shù)超過20個(gè)時(shí),其生成幀的概率分布已非常接近泊松分布）16信道競爭模型背景知識(shí)：泊松(Poisson)分布λ為幀的平均信道競爭模型競爭模型的性能特性吞吐率S與幀速率G的關(guān)系：S=GP0（P0成功傳輸概率）幀的數(shù)量少－沖突概率?。瓊鬏敵晒β矢撸掏侣噬邘臄?shù)量多－沖突概率大－傳輸成功率低－吞吐率降低幀速率小幀速率適中幀速率過大G(幀速率)S(吞吐率)G小G適中G過大G?。和掏侣孰S幀速率的增加而增加(成功傳輸?shù)膸龆?G過大：吞吐率隨幀速率的增加反而下降(更多的沖突)理想情況1117信道競爭模型競爭模型的性能特性幀速率小幀速率適中幀速率過大G3.1.1PureALOHA競爭方式工作原理站點(diǎn)只要有數(shù)據(jù)就可以直接占用信道，啟動(dòng)發(fā)送不考慮與別的站點(diǎn)是否沖突的無序競爭，“想發(fā)就發(fā)”幀速率較大時(shí)，沖突會(huì)急劇上升G越大

幀越多

沖突越嚴(yán)重何種幀速率適合PureALOHAPureALOHA所能達(dá)到的吞吐率GN70年代，夏威夷大學(xué)為了用無線電將分散在各個(gè)島嶼的計(jì)算機(jī)連接起來，NormanAbramson等人設(shè)計(jì)了一種巧妙地解決信道分配問題的新算法，稱為ALOHA（orpureALOHA)。該協(xié)議開創(chuàng)了通信介質(zhì)共享領(lǐng)域的新時(shí)代183.1.1PureALOHA競爭方式工作原理GN70年代PureALOHA的性能為簡單起見，假定所有站點(diǎn)發(fā)送的幀是等長的，占用信道的時(shí)間為T（幀時(shí)）設(shè)某個(gè)站點(diǎn)在t時(shí)刻發(fā)送一個(gè)幀，該幀成功發(fā)送的條件是：在t-T~t+T的2T間隔內(nèi)沒有其它站點(diǎn)發(fā)送(如圖所示)即成功發(fā)送概率P0(根據(jù)幀速率的泊松分布)為P0=P{2T內(nèi)無幀產(chǎn)生}=P2T(0)=e-2G由S=GP0，可得PureALOHA的吞吐率S=Ge-2G站1站2…tt+Tt-T站N19PureALOHA的性能為簡單起見，假定所有站點(diǎn)發(fā)送的幀PureALOHA性能曲線性能描述當(dāng)幀速率G小于信道容量的50%時(shí)，發(fā)送幀產(chǎn)生的沖突較少，吞吐率隨幀速率而增加當(dāng)幀速率G大于信道容量的50%后，發(fā)送幀產(chǎn)生的沖突急劇上升，吞吐率下降PureALOHA的最佳性能出現(xiàn)在G=0.5，S=1/2e=0.184（吞吐率為信道容量的18.4%)S=Ge-2G理想吞吐率信道利用率(吞吐率)低的原因是站點(diǎn)的無序競爭幀發(fā)送成功率成功發(fā)送幀數(shù)/總共傳輸幀20PureALOHA性能曲線性能描述S=Ge-2G理想吞吐3.1.2SlotALOHA減輕PureALOHA的無序競爭，改進(jìn)其性能改進(jìn)方法將信道劃分成長度為T的時(shí)隙，站點(diǎn)只能在時(shí)隙開始位置發(fā)送幀沒有沖突、或完全沖突，減少?zèng)_突幀的持續(xù)時(shí)間改進(jìn)的代價(jià)是所有站點(diǎn)實(shí)現(xiàn)時(shí)隙的同步(增加了實(shí)現(xiàn)難度)誰負(fù)責(zé)時(shí)隙管理，管理者出故障怎么辦等改進(jìn)后，性能提高多少？213.1.2SlotALOHA減輕PureALOHA的無SlotALOHA性能描述某站點(diǎn)t時(shí)刻成功發(fā)送一個(gè)幀的概率P0={T內(nèi)沒有新幀產(chǎn)生}=pT(0)=e-GSlotALOHA吞吐率為S=GP0=Ge-G

或S=pT(1)=Ge-G最大吞吐率Smax=Ge-G|G=1=1/e=0.368PureALOHA的2倍幀丟失率?Slot-alohaPure-aloha22SlotALOHA性能描述Slot-alohaPure-a3.1.3CSMA假設(shè)站點(diǎn)可以“聽”到信道上是否有站點(diǎn)在發(fā)送準(zhǔn)備發(fā)送時(shí)，若“聽到”信道上有站點(diǎn)發(fā)送，就推遲發(fā)送，直到信道“空閑”為止，再啟動(dòng)發(fā)送，從而主動(dòng)避免了沖突。CarrierSenseMulti-Access(CSMA)若有兩個(gè)以上站點(diǎn)都在等，一旦信道空閑就會(huì)同時(shí)發(fā)送而沖突。因此，需要錯(cuò)開各站點(diǎn)啟動(dòng)發(fā)送的時(shí)間。如果有多個(gè)站點(diǎn)在T內(nèi)產(chǎn)生了新幀，必然在此處開始沖突。在G比較小時(shí)，沖突概率才會(huì)小T站點(diǎn)s準(zhǔn)備發(fā)送開始發(fā)送推遲預(yù)防多個(gè)站點(diǎn)在T內(nèi)產(chǎn)生新幀，繼續(xù)后退一個(gè)隨機(jī)長度的時(shí)間后，再“聽”信道，若信道閑才發(fā)送。在G比較小時(shí)，可能是多余的后退或者發(fā)送(概率p)，或者后退(隨機(jī)時(shí)間長度)后再“聽信道”通過調(diào)整p來配合G的大小站點(diǎn)s準(zhǔn)備發(fā)送開始發(fā)送推遲隨機(jī)后退站點(diǎn)s準(zhǔn)備發(fā)送開始發(fā)送推遲隨機(jī)后退233.1.3CSMA假設(shè)站點(diǎn)可以“聽”到信道上是否有站點(diǎn)在發(fā)CSMA發(fā)送策略1堅(jiān)持CSMA：等待信道閑后立即發(fā)送(p=1)0堅(jiān)持CSMA：等待信道閑后再等待一段隨機(jī)長度(p=0)p堅(jiān)持CSMA：等待信道閑后可能發(fā)送(概率p)，可能隨機(jī)后退(概率1-p)隨機(jī)后退情況下，都需要重新偵聽信道信道上的傳播延時(shí)會(huì)對站點(diǎn)的載波偵聽帶來不利影響隨機(jī)后退24CSMA發(fā)送策略隨機(jī)后退24CSMA載波偵聽動(dòng)畫連續(xù)（一）t信道空閑A偵聽信道，立即發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)到達(dá)B處B偵聽信道，抑制發(fā)送AB25CSMA載波偵聽動(dòng)畫連續(xù)（一）t信道空閑A偵聽信道，立即發(fā)送CSMA載波偵聽動(dòng)畫（二）t信道空閑A偵聽信道，立即發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)到達(dá)B處，產(chǎn)生沖突B偵聽信道，立即發(fā)送AB信號(hào)傳播延時(shí)CSMA降低了沖突概率因?yàn)樾盘?hào)傳播延時(shí)是很短的－－以2/3光速傳播26CSMA載波偵聽動(dòng)畫（二）t信道空閑A偵聽信道，立即發(fā)送數(shù)據(jù)CSMA發(fā)送流程信道忙否偵聽是信道閑準(zhǔn)備發(fā)送完成發(fā)送準(zhǔn)備發(fā)送信道忙否偵聽完成是信道閑發(fā)送后退時(shí)間到信道忙否偵聽完成是信道閑發(fā)送后退時(shí)間到R<pR=rand()是準(zhǔn)備發(fā)送1堅(jiān)持CSMA0堅(jiān)持CSMAp堅(jiān)持CSMA27CSMA發(fā)送流程信道忙否偵聽是信道閑準(zhǔn)備發(fā)送完成發(fā)送準(zhǔn)備發(fā)送1堅(jiān)持CSMA信道閑后，啟動(dòng)發(fā)送的概率p=1準(zhǔn)備發(fā)送：偵聽信道若信道閑，啟動(dòng)發(fā)送否則，持續(xù)偵聽信道直到信道閑，啟動(dòng)發(fā)送前一發(fā)送完成，后面很容易產(chǎn)生沖突下一幀不沖突的概率

p=PT(0)+PT(1)=e-G+Ge-G=(1+G)e-G站A站B站C站D偵聽偵聽信道忙否偵聽是信道閑準(zhǔn)備發(fā)送完成發(fā)送1堅(jiān)持CSMA281堅(jiān)持CSMA信道閑后，啟動(dòng)發(fā)送的概率p=1站A站B站C站D0堅(jiān)持CSMA信道閑后，啟動(dòng)發(fā)送的概率(p=0)再等待一段時(shí)間后決定是否發(fā)準(zhǔn)備發(fā)送：偵聽信道若信道閑，啟動(dòng)發(fā)送否則，等到信道閑，再等待一隨機(jī)時(shí)間后在嘗試發(fā)送降低多個(gè)站同時(shí)偵聽信道時(shí)可能出現(xiàn)的沖突站A站B站C站D隨機(jī)延時(shí)后偵聽偵聽隨機(jī)延時(shí)后偵聽準(zhǔn)備發(fā)送信道忙否偵聽完成是信道閑發(fā)送后退時(shí)間到0堅(jiān)持CSMA290堅(jiān)持CSMA信道閑后，啟動(dòng)發(fā)送的概率(p=0)站A站B站Cp堅(jiān)持CSMA信道閑后，啟動(dòng)發(fā)送的概率為p準(zhǔn)備發(fā)送：偵聽信道若信道閑，啟動(dòng)發(fā)送否則，等到信道閑，以概率p啟動(dòng)發(fā)送，以概率1-p繼續(xù)等待降低多個(gè)站同時(shí)偵聽信道時(shí)可能出現(xiàn)的沖突最佳方案：調(diào)整概率p，使得發(fā)送的站點(diǎn)數(shù)=1站A站B站C站DA計(jì)算概率為可以發(fā)送D計(jì)算概率為不能發(fā)送偵聽偵聽延時(shí)后偵聽信道忙否偵聽完成是信道閑發(fā)送后退時(shí)間到R<pR=rand()是準(zhǔn)備發(fā)送p堅(jiān)持CSMA30p堅(jiān)持CSMA信道閑后，啟動(dòng)發(fā)送的概率為p站A站B站C站DA幾種競爭協(xié)議的效率輕負(fù)載下，1-堅(jiān)持的性能好，0-堅(jiān)持差，p-堅(jiān)持中等重負(fù)載下，1-堅(jiān)持的性能差，0-堅(jiān)持好，p-堅(jiān)持中等31幾種競爭協(xié)議的效率31G-S圖的理解G大于1，意味著發(fā)送量大于信道容量G大于1，對流量出現(xiàn)瞬時(shí)過載能力的分析很重要當(dāng)出現(xiàn)G>1情況時(shí)，如果S很快就下降到零，即使以后G又回落到小于1情況，由于堆積在站點(diǎn)上等待發(fā)送的幀太多，進(jìn)入信道的G也降不下來，網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)正常通信需要很長時(shí)間，或者無法恢復(fù)正常因此，過載情況下(G>1)仍能有較高的S，是網(wǎng)絡(luò)抗過載能力強(qiáng)的體現(xiàn)抗過載能力0堅(jiān)持CSMA具有最強(qiáng)的抗過載能力Slot-aloha與1堅(jiān)持CSMA在G>4時(shí)的抗過載能力相當(dāng)t流量信道容量GS1S232G-S圖的理解G大于1，意味著發(fā)送量大于信道容量t流量信道容CSMA的幾個(gè)說明隨機(jī)后退各個(gè)站點(diǎn)選擇的后退時(shí)間是隨機(jī)、各不相同后退后重新“偵聽”信道，若發(fā)現(xiàn)“忙”，只有再后退！最壞情況：一直都在后退，站點(diǎn)的幀總發(fā)送不出去因此，要規(guī)定后退次數(shù)上限，后退達(dá)到上限放棄發(fā)送該幀發(fā)送概率p，例取隨機(jī)數(shù)(0-100),小于5就發(fā)送(p=0.05)τ選擇隨機(jī)變量x[0~1]后退時(shí)間=x*τ33CSMA的幾個(gè)說明隨機(jī)后退τ選擇隨機(jī)變量x[0~1]33CSMA的沖突問題信道有長度，信號(hào)有限傳播速度(v<C)，因此，信號(hào)從一端傳播到另一端需要一定的時(shí)間考慮兩個(gè)端點(diǎn)上的站點(diǎn)A和B當(dāng)A在t0時(shí)刻開始發(fā)送數(shù)據(jù)，信號(hào)要在t0+τ才到達(dá)B因此，B在t0~t0+τ內(nèi)偵聽信道都是“空閑”的。這個(gè)時(shí)間是發(fā)生沖突的危險(xiǎn)時(shí)間段而且，τ越大，產(chǎn)生更多新幀概率越高，出現(xiàn)沖突概率更大減小τ，意味著減小信道長度因此CSMA不能再長信道上應(yīng)用τ=d/vABt0t0+τ300米信道，τ>300/3*108=1us3Km信道，τ>10us30Km信道，τ>100us100Mbps信道：100us*100*106=10000bits34CSMA的沖突問題信道有長度，信號(hào)有限傳播速度(v<C)，因CSMA后退算法連續(xù)后退問題若連續(xù)多次都發(fā)現(xiàn)信道忙，說明信道確實(shí)很忙，應(yīng)該加大后退長度讓站點(diǎn)在[1..W]區(qū)間內(nèi)隨機(jī)選擇一個(gè)后退值W稱為后退窗口，后退時(shí)間單位=τ二進(jìn)制指數(shù)后退算法若節(jié)點(diǎn)在第k次準(zhǔn)備發(fā)送時(shí)，仍發(fā)現(xiàn)信道忙，則W=2k站點(diǎn)在[1..W]區(qū)間中隨機(jī)選擇一個(gè)后退值N后退時(shí)間T=N*τ若k達(dá)到規(guī)定值(如15)，則放棄發(fā)送該幀，轉(zhuǎn)而發(fā)送下一幀35CSMA后退算法連續(xù)后退問題353.1.4CSMA/CD（結(jié)合P216、P233）載波偵聽多路訪問/沖突檢測改進(jìn)CSMA性能CSMA仍有少量沖突存在，繼續(xù)發(fā)送，浪費(fèi)信道資源引入條件：發(fā)送后，如果能夠發(fā)現(xiàn)沖突，就立即停止發(fā)送有線信道上：發(fā)送的信號(hào)能量與接收的信號(hào)能量相當(dāng)沖突檢測有線信道上，可以檢測信號(hào)的能量，以發(fā)現(xiàn)是否沖突檢測到?jīng)_突后，立即停止發(fā)送，讓信道空閑站A站B站C沖突減少信道浪費(fèi)成功發(fā)送363.1.4CSMA/CD（結(jié)合P216、P233）載波偵聽

沖突檢測方法電平判斷沖突信號(hào)相互疊加，總電平將超過額定值邏輯判斷發(fā)送的數(shù)據(jù)與同時(shí)收回來的數(shù)據(jù)不一致+=超高收發(fā)沖突信道37沖突檢測方法電平判斷+=超高收發(fā)沖突信道37沖突檢測時(shí)間最壞情況站點(diǎn)A發(fā)送數(shù)據(jù)幀后在τ-ε時(shí)到達(dá)最遠(yuǎn)端的站點(diǎn)B，而B恰好在此時(shí)開始發(fā)送。ε接近于0，但不等于0站點(diǎn)B馬上可以檢測到?jīng)_突站點(diǎn)A要再經(jīng)過τ后，才可能檢測到?jīng)_突實(shí)際上，站點(diǎn)還需要用若干bit的來驗(yàn)證是否沖突故：沖突檢測時(shí)間≥2τ，即發(fā)送超過2τ時(shí)間后不需要再檢測沖突38★沖突檢測時(shí)間最壞情況38★沖突檢測后的處理檢測到?jīng)_突后立即停止傳輸，停止傳輸后，隨機(jī)延遲一段時(shí)間再嘗試發(fā)送延遲時(shí)間以時(shí)間片為單位一個(gè)時(shí)間片=最大沖突檢測時(shí)間(2τ)隨機(jī)延時(shí)算法－－截?cái)喽M(jìn)制指數(shù)回退算法最大重試次數(shù)attempt_limit，當(dāng)attempts≥10時(shí)，退避窗口W維持210不變r(jià)為計(jì)算的延時(shí)時(shí)間片whileattempts<attempt_limitk=min(attempts,10);r=random(0,2k);attempts=attempts+1;endofwhile39沖突檢測后的處理檢測到?jīng)_突后立即停止傳輸，停止傳輸后，隨機(jī)延3.1.5CSMA/CA無線局域網(wǎng)所有站點(diǎn)工作在相同的無線信道上無線信道構(gòu)成一個(gè)空中共享總線與有線網(wǎng)不同之處收發(fā)不能同時(shí)(無法實(shí)現(xiàn)CD)傳輸距離有限，（新沖突）B不能檢測到A的載波，在C處產(chǎn)生沖突B稱為A的“隱藏終端”發(fā)送40mW接收40mW*10-7發(fā)送時(shí)需要關(guān)閉接收機(jī)，否則泄漏來的信號(hào)都會(huì)使接收機(jī)過載ACB隱藏終端問題403.1.5CSMA/CA無線局域網(wǎng)發(fā)送接收發(fā)送時(shí)需要關(guān)閉接RTS/CTS機(jī)制解決隱藏站點(diǎn)沖突A欲向B發(fā)送數(shù)據(jù)，先發(fā)送RTS幀提醒BB應(yīng)答CTS，阻止在B覆蓋范圍內(nèi)的其他所有站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)（不包括A）C收到CTS后，不向B發(fā)送數(shù)據(jù)而避免了沖突（在B周圍的所有站點(diǎn)中只有A能發(fā)送數(shù)據(jù)）ABCRTSCTS41RTS/CTS機(jī)制解決隱藏站點(diǎn)沖突ABCRTSCTS41CSMA/CA“暴露終端”問題在A向B發(fā)送報(bào)文的同時(shí)，C應(yīng)該可以向D發(fā)送報(bào)文C不會(huì)干擾B的接收，A也不會(huì)干擾D的接收但C在A的范圍內(nèi)，A的發(fā)送抑制了C的發(fā)送C暴露在A的范圍中而被禁止發(fā)送解決暴露終端思路C收不到B的CTS，證明不會(huì)干擾B的接收設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)的發(fā)送算法！AC暴露終端問題BD42CSMA/CA“暴露終端”問題AC暴露終端問題BD42RTS/CTS機(jī)制解決暴露終端的方法C收不到A發(fā)出的CTS－－發(fā)送抑制幀C可以在B向A發(fā)送數(shù)據(jù)的同時(shí)向D發(fā)送數(shù)據(jù)新的問題RTS、CTS幀的沖突ABCDCTS43RTS/CTS機(jī)制解決暴露終端的方法ABCDCTS43CSMA/CA(CollusionAvoidance)要求A發(fā)送時(shí)，A周圍的站點(diǎn)偵聽到載波，不會(huì)發(fā)送A發(fā)送數(shù)據(jù)到C時(shí)，C的附近不能有其它站點(diǎn)發(fā)送（不使C的接收受到?jīng)_突）CSMA/CA工作方式A先向C發(fā)送“請求發(fā)送”短報(bào)文:RTS(持續(xù)時(shí)間)C應(yīng)答“允許發(fā)送”短報(bào)文:CTS(持續(xù)時(shí)間)產(chǎn)生抑制周圍站點(diǎn)發(fā)送的效果A收到CTS后發(fā)送數(shù)據(jù)幀AC44CSMA/CA(CollusionAvoidance)CSMA/CA大規(guī)模通信范圍外，信道可重復(fù)使用，從而增大了信道的利用效率45CSMA/CA大規(guī)模通信范圍外，信道可重復(fù)使用，從而增大3.1隨機(jī)競爭訪問信道（小結(jié)）競爭訪問信道面臨的問題及解決方案有沖突出現(xiàn)盡量減少?zèng)_突－降低沖突概率監(jiān)聽載波隨機(jī)后退P-堅(jiān)持盡量減小沖突帶來影響－減小沖突窗口分時(shí)槽監(jiān)聽載波沖突檢測減小沖突持續(xù)時(shí)間463.1隨機(jī)競爭訪問信道（小結(jié)）競爭訪問信道面臨的問題及解決3.2無沖突協(xié)議★

控制節(jié)點(diǎn)訪問信道次序預(yù)定協(xié)議位圖方法自定方式地址信息用特定信息指揮發(fā)送令牌473.2無沖突協(xié)議★控制節(jié)點(diǎn)訪問信道次序47無沖突協(xié)議預(yù)定協(xié)議－位圖方法在信道訪問前先申請（預(yù)定）信道，然后按序訪問爭用時(shí)隙的作用發(fā)送站在自己的爭用時(shí)隙中置位在爭用時(shí)隙結(jié)束后，各發(fā)送站按順序發(fā)送基本位圖：建立爭用時(shí)隙與站點(diǎn)的映射48無沖突協(xié)議預(yù)定協(xié)議－位圖方法48無沖突協(xié)議自定方式不預(yù)定信道，而是利用站點(diǎn)自帶的信息（地址）決定使用信道的順序二進(jìn)制倒計(jì)數(shù)法各發(fā)送站發(fā)送自己的地址，同時(shí)監(jiān)聽自己發(fā)出的地址是否改變地址發(fā)完后，沒有發(fā)現(xiàn)地址改變的發(fā)送站繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)49無沖突協(xié)議自定方式49無沖突協(xié)議二進(jìn)制倒計(jì)數(shù)法例站A、B、C、D地址分別為0010、0100、1001、1010，假設(shè)四個(gè)站點(diǎn)同時(shí)希望發(fā)送，它們將自己的地址送出，并同時(shí)監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)。0010010010011010ABCD發(fā)送順序先后00111111D站可以發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送站中地址最高的可以發(fā)送數(shù)據(jù)高地址站具有高優(yōu)先級(jí)地址動(dòng)態(tài)變化，以保證公平性50無沖突協(xié)議二進(jìn)制倒計(jì)數(shù)法例001001001無沖突協(xié)議用特定信息指揮發(fā)送令牌環(huán)輪詢方式TCUSDACED令牌TCUTCU主從從從從51無沖突協(xié)議用特定信息指揮發(fā)送TCUSDACED令牌TCUTC3.3有限競爭協(xié)議產(chǎn)生背景競爭協(xié)議與無沖突協(xié)議在輕載和重載下的不同特性－－各有優(yōu)劣輕載時(shí)，競爭協(xié)議具有低發(fā)送延時(shí)特性重載時(shí)，無沖突協(xié)議具有高信道利用率的特性優(yōu)優(yōu)523.3有限競爭協(xié)議產(chǎn)生背景優(yōu)優(yōu)523.3有限競爭協(xié)議★

分組分時(shí)隙法分組：組數(shù)－－N組內(nèi)成員數(shù)－－M組間用無沖突方式（固定時(shí)隙），組內(nèi)用競爭方式輕載時(shí)，增加減少重載時(shí)，增加減少組的數(shù)量組內(nèi)成員數(shù)量組的數(shù)量組內(nèi)成員數(shù)量533.3有限競爭協(xié)議★分組分時(shí)隙法組的數(shù)量組內(nèi)成員數(shù)量組的有限競爭協(xié)議自適應(yīng)樹搜索協(xié)議－－利用樹來分組快速定位有數(shù)據(jù)需要發(fā)送的站54有限競爭協(xié)議自適應(yīng)樹搜索協(xié)議－－利用樹來分組543.4波分多路訪問協(xié)議應(yīng)用環(huán)境無源光柱－－共享信道接收器發(fā)送器553.4波分多路訪問協(xié)議應(yīng)用環(huán)境無源光柱－－共享信道接收器發(fā)波分多路復(fù)用波分利用不同的波長作為不同的信道（類似FDM）每個(gè)節(jié)點(diǎn)具有各自的發(fā)送信道、接收信道一個(gè)波長固定的接收端，收控制信息一個(gè)波長可調(diào)的發(fā)送端，發(fā)控制信息一個(gè)波長固定的發(fā)送端，發(fā)送數(shù)據(jù)一個(gè)波長可調(diào)的接收端，接收數(shù)據(jù)控制數(shù)據(jù)接收控制數(shù)據(jù)發(fā)送波長固定波長可調(diào)56波分多路復(fù)用波分控制數(shù)據(jù)接收控制數(shù)據(jù)發(fā)送波長固定波長可調(diào)5657波分多路復(fù)用協(xié)議過程

A向B發(fā)送數(shù)據(jù)B在數(shù)據(jù)信道定期發(fā)送信道狀態(tài)信息（控制信道、數(shù)據(jù)信道何時(shí)空閑）A調(diào)整接收數(shù)據(jù)信道，監(jiān)聽B的狀態(tài)通告A調(diào)整發(fā)送控制信息的波長，向B發(fā)出請求信息：“請?jiān)谀硶r(shí)接收我發(fā)送的數(shù)據(jù)”B接受請求后，在議定的時(shí)候?qū)⒔邮諗?shù)據(jù)波長調(diào)整與A的數(shù)據(jù)發(fā)送波長一致，接收數(shù)據(jù)類似：廣播節(jié)目預(yù)告57波分多路復(fù)用協(xié)議過程類似：廣播節(jié)目預(yù)告58波分多路復(fù)用數(shù)據(jù)發(fā)送AB數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)接收控制接收控制發(fā)送控制接收控制發(fā)送數(shù)據(jù)接收λA1λA2λB1λB2SSSSSreqDatatoB58波分多路復(fù)用數(shù)據(jù)發(fā)送AB數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)接收控制接收控制發(fā)送59波分多路復(fù)用DatatoB數(shù)據(jù)發(fā)送AB數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)接收控制接收控制發(fā)送控制接收控制發(fā)送數(shù)據(jù)接收λA1λA2λB1λB2SSSSDatatoBDatatoCSDatatoDDatatoBDatatoBDatatoB59波分多路復(fù)用DatatoB數(shù)據(jù)發(fā)送AB數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)接波分多路復(fù)用小結(jié)波分復(fù)用與純廣播式通信不同，各節(jié)點(diǎn)有自己的信道與FDM方式的信道固定分配不同，帶有動(dòng)態(tài)分配的思想，具有統(tǒng)計(jì)復(fù)用的特點(diǎn)，信道利用率高數(shù)據(jù)發(fā)送信道波長雖然固定，但并不限制只能將數(shù)據(jù)發(fā)送給一個(gè)站點(diǎn)當(dāng)多個(gè)站點(diǎn)同時(shí)請求向一個(gè)站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)沖突60波分多路復(fù)用小結(jié)603.5數(shù)字蜂窩GSM數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)與數(shù)字信號(hào)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)：集成、壓縮、糾錯(cuò)、加密數(shù)字信號(hào)：抗干擾、高數(shù)據(jù)傳輸速率、可再生GSM的信道分配FDM＋TDM靜態(tài)＋動(dòng)態(tài)分配GSM的公共信道呼叫信道－－下行信道隨機(jī)訪問信道－－上行信道 存在多路訪問沖突問題，用slottedALOHA解決訪問授權(quán)信道－－下行信道用于連接的建立613.5數(shù)字蜂窩GSM用于連接的建立61數(shù)字蜂窩CDMACDMA既是一種編碼方式，也是一種信道分配方法。每一個(gè)擴(kuò)頻碼（偽碼）代表一個(gè)邏輯信道擴(kuò)頻碼是一個(gè)比特序列，數(shù)據(jù)1對應(yīng)為擴(kuò)頻碼，數(shù)據(jù)0對應(yīng)擴(kuò)頻碼的補(bǔ)碼擴(kuò)頻碼之間是正交的可同時(shí)發(fā)送多個(gè)擴(kuò)頻碼，信道利用率獲得提高。受噪聲的影響，擴(kuò)頻碼的個(gè)數(shù)是有限的，擴(kuò)頻碼的分配方法將影響系統(tǒng)利用率數(shù)據(jù)擴(kuò)頻碼011001100111001100110062數(shù)字蜂窩CDMA數(shù)據(jù)擴(kuò)頻碼011001100111001104以太網(wǎng)采用了CSMA/CD技術(shù)的局域網(wǎng)范圍小、數(shù)傳速率高，共享介質(zhì)一根電纜連接所有的站點(diǎn)背景IEEE802委員會(huì)IEEE802.3MAC媒體訪問控制層PHY物理層LLC邏輯鏈路控制層高層數(shù)據(jù)鏈路層634以太網(wǎng)采用了CSMA/CD技術(shù)的局域網(wǎng)MAC媒體訪問控制層4.1以太網(wǎng)物理層接口BNC－－同軸電纜接口RJ45－－雙絞線接口SC－－光纖接口644.1以太網(wǎng)物理層接口64以太網(wǎng)物理層曼徹斯特編碼歸零較多跳變有違例編碼效率較低65以太網(wǎng)物理層曼徹斯特編碼654.2以太網(wǎng)MAC層MediaAccessControlsub-layer物理層Init空閑偵聽發(fā)送后退信道閑以太幀沖突jam信道忙后退結(jié)束Jam后發(fā)送完成過濾以太幀MII封裝解封裝IEEE802.3介質(zhì)訪問控制子層(MAC)MACLLC源地址、目的地址，類型，待發(fā)數(shù)據(jù)塊源地址、目的地址，類型，數(shù)據(jù)塊IEEE802.2邏輯鏈路控制子層(LLC)664.2以太網(wǎng)MAC層MediaAccessControl以太網(wǎng)MAC層媒體訪問技術(shù)－－CSMA/CD傳輸前偵聽載波信道空閑立即發(fā)送信道忙則一直偵聽，直到信道空閑，然后立即發(fā)送發(fā)送過程中同時(shí)檢測沖突發(fā)現(xiàn)沖突立即停止傳輸，并在隨機(jī)延時(shí)后嘗試發(fā)送停止傳輸后，用二進(jìn)制指數(shù)回退算法計(jì)算延時(shí)一些重要的規(guī)定最小幀長64字節(jié)，最大幀長1518字節(jié)最多連續(xù)沖突次數(shù)：16次幀間間隔12字節(jié)67以太網(wǎng)MAC層媒體訪問技術(shù)－－CSMA/CD67以太網(wǎng)MAC層以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)DstAddrSrcAddrTypeorLenDataUnitFCS6B6B2B46～1500B4B地址域，指明發(fā)送方和接收方身份類型/長度域，說明數(shù)據(jù)域的類型或數(shù)據(jù)長度數(shù)據(jù)域，該幀傳遞的數(shù)據(jù)單元校驗(yàn)域，檢查該幀是否出錯(cuò)(物理層處理)前導(dǎo)碼8B用于同步的’01’序列ifsifsifspreamblepreamblepreambleifs(inter-framespace)=至少12字節(jié)信號(hào)長度Preamble(前導(dǎo)碼)=8字節(jié)’01’序列68以太網(wǎng)MAC層以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)DstAddrSrcAddrT以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)目的地址：6字節(jié)，包括3種形式廣播地址：代表全體站點(diǎn)(只能作目的地址使用)單播地址：代表個(gè)別站點(diǎn)(可作源和目的地址)多播地址：代表一組站點(diǎn)(只能作目的地址使用)第一字節(jié)，最低位為0表示單播地址0x00900A270B0C為1表示多播地址0x01005E730C01全部為1表示廣播地址0xFFFFFFFFFFFF69以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)目的地址：6字節(jié)，包括3種形式69以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)類型/長度字段（2字節(jié)）0～1500保留為長度域值，1536～65535保留為類型域值(0x0600～0xFFFF)小于等于1500表示數(shù)據(jù)域的字節(jié)長度數(shù)據(jù)內(nèi)容是變長的，最大為1500大于等于1536則表示幀類型－數(shù)據(jù)域封裝的協(xié)議類型0x800：表示數(shù)據(jù)內(nèi)容是IP分組0x806：ARP分組實(shí)現(xiàn)兩種格式的統(tǒng)一。Type的其它定義見RFC1700目的地址源地址0x800IP分組70以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)類型/長度字段（2字節(jié)）目的地址源地址0x800以太網(wǎng)幀格式幀校驗(yàn)字段32位CRC校驗(yàn)MAC層發(fā)現(xiàn)幀錯(cuò)誤后，僅向上層報(bào)告而不進(jìn)行差錯(cuò)控制LLC子層應(yīng)用現(xiàn)狀目前大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(例如IP協(xié)議)拋開了LLC子層，直接通過MAC實(shí)現(xiàn)與其它站點(diǎn)通信PhyMAC…71以太網(wǎng)幀格式幀校驗(yàn)字段PhyMAC…714.3快速以太網(wǎng)(FastEthernet)數(shù)傳速率為100Mbps的以太網(wǎng)802.3u與10Mbps的以太網(wǎng)兼容－－10/100M自適應(yīng)電纜：5類雙絞線接口：RJ45編碼：8B/6T（3類UTP）、4B/5B（5類UTP）MAC層：CSMA/CD（半雙工-集線器）全雙工（交換式）下不用724.3快速以太網(wǎng)(FastEthernet)數(shù)傳速率為14.4千兆以太網(wǎng)數(shù)傳速率為1000Mbps的以太網(wǎng)802.3z，802.3ab等“電”纜：802.3z－－光纖，802.3ab－－雙絞線編碼：8B/10BMAC層：CSMA/CD（半雙工-集線器）全雙工（交換式）下不用幀擴(kuò)充（載荷擴(kuò)充）技術(shù)，將小于64字節(jié)的幀擴(kuò)充到512字節(jié)發(fā)送幀突發(fā)（幀串）技術(shù)，一次可連續(xù)發(fā)送多個(gè)小于512字節(jié)的幀，直到8K字節(jié)734.4千兆以太網(wǎng)數(shù)傳速率為1000Mbps的以太網(wǎng)73共享式與交換式以太網(wǎng)共享式以太網(wǎng)一根電纜(或HUB)連接所有的站點(diǎn)站點(diǎn)采用CSMA/CD競爭信道HUB模擬共享信道HUB74共享式與交換式以太網(wǎng)共享式以太網(wǎng)HUB模擬共享信道HUB74共享式與交換式以太網(wǎng)交換式以太網(wǎng)交換機(jī)端口與站點(diǎn)采用全雙工通信，每個(gè)端口只接一臺(tái)計(jì)算機(jī)共享緩沖區(qū)、交換矩陣、CrossBar等在端口間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀所有端口并行工作沒有信道競爭，關(guān)閉了CSMA/CDMACMACMACMAC幀緩沖區(qū)轉(zhuǎn)發(fā)根據(jù)目的MAC向相應(yīng)端口轉(zhuǎn)發(fā)幀以太網(wǎng)交換機(jī)75共享式與交換式以太網(wǎng)交換式以太網(wǎng)MACMACMACMAC幀緩5無線局域網(wǎng)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11系列協(xié)議11b11g11a11n11i……無線的“以太網(wǎng)”希望像以太網(wǎng)那樣普及、方便、易用MAC技術(shù)CSMA/CA高層LLC802.3MAC802.3PHY802.11MAC802.11PHY765無線局域網(wǎng)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)高層LLC802.3802.3802.1WLAN標(biāo)準(zhǔn)物理層802.11b－－11Mbps802.11g－－54Mbps802.11a－－54Mbps802.11n－－將超過100Mbps其他802.11e－－Qos，提高可靠性802.11f－－站點(diǎn)在AP間的“漫游”802.11p－－在車?yán)锖蛙囕v之間實(shí)現(xiàn)WLAN802.11s－－AP之間用無線形成多跳網(wǎng)77WLAN標(biāo)準(zhǔn)物理層775.1WLAN的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)對等結(jié)構(gòu)－－無中心結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)架構(gòu)－－有中心結(jié)構(gòu)(APAccessPoint)AP無線網(wǎng)卡785.1WLAN的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)對等結(jié)構(gòu)－－無中心結(jié)構(gòu)AP無線網(wǎng)卡5.2WLAN物理層紅外線IR1Mbps或2Mbps的數(shù)傳速率光波長：850nm沒有穿越性，較少使用跳頻擴(kuò)頻FHSS2Mbps2.4GHz抗干擾性好較少使用不同時(shí)隙工作在不同頻率上795.2WLAN物理層紅外線IR不同時(shí)隙工作在不同頻率上79WLAN物理層（續(xù)）直接序列擴(kuò)頻DSSS2Mbps、11Mbps，2.4GHz類似CDMA應(yīng)用較為廣泛正交頻分多路復(fù)用OFDM54Mbps，2.4GHz、5GHz分割子頻率復(fù)雜的編碼技術(shù)80WLAN物理層（續(xù)）直接序列擴(kuò)頻DSSS805.3WLAN的MAC層協(xié)議操作模式DCF與PCF，DCF是對CSMA技術(shù)的繼承更常用CSMA/CA技術(shù)載波偵聽多路訪問/沖突避免邏輯載波偵聽根據(jù)偵長度字段判斷信道空閑的時(shí)刻RTS/CTS技術(shù)避免沖突815.3WLAN的MAC層協(xié)議操作模式81CSMA/CA（802.11）82CSMA/CA（802.11）82802.11四種IFS（InterframeSpacing）83802.11四種IFS（InterframeSpacin5.4WLAN幀格式幀控制中含有幀類型管理幀、控制幀（RTS、CTS）、數(shù)據(jù)幀比以太網(wǎng)復(fù)雜地址字段：四地址結(jié)構(gòu)根據(jù)不同組網(wǎng)模式分別使用：2地址、3地址、4地址未用的地址域從幀中去除ABAP1AP2BAAP2AP1845.4WLAN幀格式ABAP1AP2BAAP2AP1845.5WLAN組網(wǎng)模式BSS：BasicServiceSet基本服務(wù)模式（3地址幀結(jié)構(gòu)）有中心結(jié)構(gòu)，AP(AccessPoint)無線站點(diǎn)間不直接通信，而是通過AP的中繼實(shí)現(xiàn)無線站點(diǎn)通過AP實(shí)現(xiàn)與有線網(wǎng)絡(luò)通信AP以太網(wǎng)ADSDataBSS-ID(6字節(jié)地址格式)ADSDataDSDataSDDBSSADSDataA站點(diǎn)S：指明目的站、關(guān)聯(lián)的AP站點(diǎn)D：獲知源站、發(fā)送的AP85A5.5WLAN組網(wǎng)模式BSS：BasicServiceBSS組網(wǎng)服務(wù)AP周期性發(fā)送信標(biāo)(Beacon)供無線站點(diǎn)識(shí)別和實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)關(guān)聯(lián)(Association)無線站點(diǎn)關(guān)聯(lián)到指定的AP通信的數(shù)據(jù)收發(fā)都通過關(guān)聯(lián)的AP中繼實(shí)現(xiàn)beaconbeaconbeaconAssociation_ReqAssociation_ACKAP無線站點(diǎn)RTSCTSDataACK86BSS組網(wǎng)服務(wù)AP周期性發(fā)送信標(biāo)(Beacon)beacoESS(ExtendedServiceSet)擴(kuò)展服務(wù)模式多個(gè)BSS的分布式擴(kuò)展分布式系統(tǒng)(DS)連接各個(gè)BSS中的AP不同BSS間的站點(diǎn)也可以實(shí)現(xiàn)通信BSS2BSS1BSS3DSADSDataSDDSDataDSDataDSDataBAB87ESS(ExtendedServiceSet)擴(kuò)展服務(wù)IBSS：IndependentBSS獨(dú)立基本服務(wù)模式(2地址幀)無中心結(jié)構(gòu)(無中繼的AP)站點(diǎn)間直接通信（直接的無線覆蓋范圍）共享的空中總線又稱：單跳無線AdHoc網(wǎng)絡(luò)目前研究的重點(diǎn)多跳AdHoc網(wǎng)絡(luò)IBSSDSData多跳AdHoc88IBSS：IndependentBSS獨(dú)立基本服務(wù)模式6網(wǎng)橋★

網(wǎng)橋又稱MAC橋，是一種L2中繼設(shè)備網(wǎng)橋通過多個(gè)端口互連不同的LAN多種LAN技術(shù)的發(fā)展催生了網(wǎng)橋各個(gè)LAN的MAC技術(shù)、速率均可不同網(wǎng)橋的應(yīng)用需求不同的LAN需要連接調(diào)節(jié)載荷，減輕主干負(fù)擔(dān)可靠性Vs廣播性，限制故障范圍安全性需要，將局域網(wǎng)隔離“合”與“分”的問題896網(wǎng)橋★網(wǎng)橋又稱MAC橋，是一種L2中繼設(shè)備89網(wǎng)橋的結(jié)構(gòu)中繼轉(zhuǎn)發(fā)功能轉(zhuǎn)發(fā)廣播、多播或目的地址在對端的數(shù)據(jù)幀MAC(CSMA/CD)MAC(CSMA/CD)M1M2M3M4網(wǎng)橋通信狀況M1向M3發(fā)送幀，網(wǎng)橋也能收到，但網(wǎng)橋不轉(zhuǎn)發(fā)該幀M1向M2發(fā)送幀，網(wǎng)橋收到并轉(zhuǎn)發(fā)該幀到M2所在網(wǎng)絡(luò)上網(wǎng)橋特性網(wǎng)橋一側(cè)網(wǎng)絡(luò)的競爭通信，不會(huì)影響另一側(cè)網(wǎng)絡(luò)的競爭通信網(wǎng)橋可以緩存數(shù)據(jù)幀，在另一側(cè)競爭到信道后再發(fā)送目的地址為廣播/多播？或在另一側(cè)？信道幀情況1、本地通信幀2、遠(yuǎn)端到本地的幀3、本地到遠(yuǎn)端的幀信道幀情況1、本地通信幀2、遠(yuǎn)端到本地的幀3、本地到遠(yuǎn)端的幀90網(wǎng)橋的結(jié)構(gòu)中繼轉(zhuǎn)發(fā)功能MACMACM1M2M3M4網(wǎng)橋通信狀網(wǎng)橋的特點(diǎn)隔離沖突域網(wǎng)橋各端口具有獨(dú)立的MAC實(shí)體各端口為獨(dú)立的沖突域隔離流量只有必要的幀才被網(wǎng)橋中繼宿地址與源地址同端口的幀，不轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)橋各端口的流量相對隔離可靠性，限制故障范圍安全性需要，將局域網(wǎng)隔離特點(diǎn)的應(yīng)用網(wǎng)橋可以用于互連（對于不同類型的LAN）網(wǎng)橋更可用于分段?。▽τ谙嗤腖AN）91網(wǎng)橋的特點(diǎn)隔離沖突域91網(wǎng)橋-選擇性多路中繼如果幀頭中含有地址信息(源地址、目的地址)就可實(shí)現(xiàn)多條鏈路上的、鏈路（端口）選擇性中繼系統(tǒng)選擇性多路中繼中繼系統(tǒng)記錄了所有站點(diǎn)的地址以及所在的鏈路（端口）對收到的數(shù)據(jù)幀，根據(jù)目的地址，從對應(yīng)的鏈路轉(zhuǎn)發(fā)出去中繼系統(tǒng)Phy-1信道1Link-1Phy-2Link-2Phy-nLink-n信道2信道nOnRecv(…)OnRecv(inIF,Frm){outIF=SelectIF(Frm->dAddr)sendto(outIF,Frm)}92網(wǎng)橋-選擇性多路中繼如果幀頭中含有地址信息(源地址、目的地址網(wǎng)橋隔離沖突域網(wǎng)橋隔離沖突域，但不隔離廣播域網(wǎng)橋隔離沖突域?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)分隔成兩個(gè)沖突域每一個(gè)端口及其相連的站點(diǎn)位于同一沖突域A站B站C站D站A站B站C站D站網(wǎng)橋沖突域1沖突域2所有站點(diǎn)位于同一沖突域93網(wǎng)橋隔離沖突域網(wǎng)橋隔離沖突域，但不隔離廣播域ABCDABCD網(wǎng)橋連接局域網(wǎng)網(wǎng)橋互連多個(gè)不同的LAN各個(gè)局域網(wǎng)MAC技術(shù)和速率均可不同－－存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)橋可能需要做協(xié)議轉(zhuǎn)換（現(xiàn)在較少使用）網(wǎng)橋分割同類型LAN為不同LAN段隔離沖突域、擴(kuò)大LAN的范圍、提高整體性能網(wǎng)橋?qū)φ军c(diǎn)透明橋接局域網(wǎng)上的各站點(diǎn)不知道網(wǎng)橋的存在各站點(diǎn)認(rèn)為所有站在同一個(gè)LAN或LAN段上網(wǎng)橋站站站站分割不同的LAN段網(wǎng)橋站站站站互連不同的LAN94網(wǎng)橋連接局域網(wǎng)網(wǎng)橋互連多個(gè)不同的LAN網(wǎng)橋站站站站分割不同的網(wǎng)橋的協(xié)議模型網(wǎng)橋工作在對應(yīng)OSI模型的第二層，在MAC子層增加中繼軟件存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)95網(wǎng)橋的協(xié)議模型網(wǎng)橋工作在對應(yīng)OSI模型的第二層，在MAC子層互聯(lián)不同LAN面臨的技術(shù)難題幀格式不同，需要“翻譯”數(shù)據(jù)傳輸速率不同緩沖區(qū)的溢出