(TIỂU LUẬN) TIỂU LUẬN môn học đề tài lớp LIÊN kết và LANS

Các biểu đồ dữ liệu lớp mạng được đóng gói như thế nào trong các khung lớp liên kết để truyền qua một liên kết?. 1.2.Các dịch vụ được cung cấp bởi lớp liên kết Các dịch vụ có thể được cu

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄNTHÔNG

KHOA VIỄN THÔNG I

TIỂU LUẬN MÔN HỌC

Hà Nội , tháng 9 năm 2021

Bảng phân công công việc của nhóm

I Sơ lược về lớp liên kết ( Link

II Kỹ thuật phát hiện lỗi và sửa lỗi

nhập

VI Mạng trung tâm dữ liệu

Mục lục

Bảng phân công công việc của nhóm 2

Mục lục 3

Thuật ngữ viết tắt 5

Danh mục hình vẽ 6

Lời nói đầu 7

I.Sơ lược về lớp liên kết ( Link Layer ) 8

1.1.Một số công nghệ : 8

1.2.Các dịch vụ được cung cấp bởi lớp liên kết 9

1.3.Nơi thực hiện lớp liên kết 10

II.Kỹ thuật phát hiện lỗi và sửa lỗi 12

2.1.Kiểm tra chẵn lẻ 13

2.2.Check Sum 14

2.3.Kiểm tra dư vòng theo chu kỳ (CRC) 15

III Giao thức và liên kết đa truy nhập 16

3.1.Các giao thức phân vùng kênh 17

3.1.1.TDM 17

3.1.2.FDM 17

3.1.3.CDMA 18

3.2.Giao thức truy cập ngẫu nhiên 18

3.2.1.ALOHA chia khe (S-ALOHA) 18

3.2.2.ALOHA thuần túy ( p-ALOHA) 20

3.3.3.Giao thức đa truy nhập cảm nhận sóng mang (CSMA) 21

3.3.Giao thức thực hiện 23

3.4.DOCSIS: Giao thức lớp liên kết để truy cập Internet qua cáp 23

IV.Chuyển mạch trong mạng nội bộ 24

4.1.Địa chỉ lớp liên kết và giao thức ARP 24

4.1.1.MAC Addresses 24

4.1.2.Giao thức phân giải địa chỉ (ARP) 25

4.2.Ethernet 27

4.2.1.Cấu trúc khung Ethernet 27

4.2.2.Công nghệ Ethernet 27

4.3.Switch lớp liên kết 28

4.3.1.Forwarding and Filtering(Chuyển tiếp và Lọc) 28

4.3.2.Self-Learning (Tự học ) 28

4.3.3.Các thuộc tính của chuyển đổi lớp liên kết 28

4.3.4.Chuyển mạch so với bộ định tuyến 29

4.4.Mạng cục bộ ảo (VLANs) 29

4.4.1.Khi nào bạn cần tạo Vlan 30

4.4.2.Lợi ích của Vlan 30

4.4.3.Cổng Trunk 30

V.Ảo hóa liên kết 31

5.1.Chuyển nhãn đa giao thức (MPLS) 32

VI Mạng trung tâm dữ liệu 34

6.1 Kiến trúc trung tâm dữ liệu 35

6.1.1.Tải cân bằng 36

6.1.2.Kiến trúc phân cấp 36

6.2.Xu hướng trong mạng trung tâm dữ liệu 38

6.2.1.Cost Reduction 38

6.2.2.Quản lý và kiểm soát SDN tập trung 38

6.2.3.Ảo hóa 38

6.2.3.Hạn chế vật lý 39

6.2.4.Hardware Modularity and Customization 39

VII.Kết luận 40

Tài liệu tham khảo 41

Thuật ngữ viết tắt

CDMA

CMTS

Systems đồng trục có thể cung cấp đa dịch

vụ

sóng mang

cao

Danh mục hình vẽ

Hình 1.1: Sáu bước nhảy lớp liên kết giữa máy chủ không dây và máy chủ 8

Hình 1.2:Bộ điều hợp mạng 11

Hình 2.1:Kịch bản phát hiện và sửa lỗi 12

Hình 2.2:1 bit Parity 13

Hình 2.3:Parity 2 chiều 13

Hình 2.3:CRC 15

Hình 3.1: Nhiều kênh truy cập khác nhau 16

Hình 3.2: Ví dụ về TDM và FDM bốn nút 17

Hình 3.3: Khoảng thời gian dễ bị tổn thương cho một cuộc truyền dẫn sử dụng giao thức s-ALOHA 19

Hình 3.4: ALOHA chia khe có nhiều nút 19

Hình 3.5: Gây nhiễu truyền trong ALOHA thuần túy 20

Hình 3.7: Biểu đồ không-thời gian của hai nút CSMA với các đường truyền xung đột 21 Hình 3.8: CSMA với phát hiện va chạm 22

Hình 3.9: Các kênh xuôi dòng và ngược dòng giữa CMTS và modem cáp 24

Hình 4.1: Mỗi interface kết nối với mạng LAN có một địa chỉ MAC duy nhất 25

Hình 4.2: Mỗi giao diện trên một mạng LAN có một địa chỉ IP và một địa chỉ MAC 26 Hình 4.3: Một bảng ARP có thể có trong 222.222.222.220 26

Hình 4.4: Cấu trúc khung Ethernet 27

Hình 4.4: Bảng MAC table 28

Hình 4.5: Bảng so sánh bộ chuyển mạch và bộ định tuyến 29

Hình 4.6: Một switch được cấu hình 2 Vlans 30

Hình 4.7: Kết nối 2 Vlan : (a) hai dây cáp (b) qua cổng trunk 31

Hình 5.1: Tiêu đề MPLS: Nằm giữa tiêu đề lớp liên kết và lớp mạng 32

Hình 5.2: Chuyển tiếp nâng cao MPLS 33

Hình 6.1: Mạng trung tâm dữ liệu với cấu trúc liên kết phân cấp 35

Hình 6.2: Cấu trúc liên kết mạng dữ liệu được kết nối cấp cao 37

Lời nói đầu

Giữa hai máy chủ, các biểu đồ dữ liệu di chuyển qua một loạt các liên kết truyền thông, một số có dây và một số không dây, bắt đầu từ máy chủ nguồn đi qua một loạt chuyển mạch gói ( bộ chuyển mạch và bộ định tuyến) và kết thúc tại máy chủ đích Khi chúng ta tiếp tục đi xuống ngăn xếp giao thức, từ lớp mạng đến lớp liên kết chúng ta tự nhiên tự hỏi làm thế nào các gói được gửi qua các liên kết riêng lẻ tạo nên đường truyền thông end-to-end Các biểu đồ dữ liệu lớp mạng được đóng gói như thế nào trong các khung lớp liên kết để truyền qua một liên kết? Các giao thức lớp liên kết khác nhau có được sử dụng trong các liên kết khác nhau dọc theo đường truyền thông không? Xung đột đường truyền trong các liên kết quảng bá được giải quyết như thế nào? Có địa chỉ ở lớp liên kết không và nếu có thì địa chỉ lớp liên kết hoạt động như thế nào với cách định địa chỉ lớp mạng mà chúng ta đã học? Và sự khác biệt chính xác giữa bộ chuyển mạch và bộ định tuyến

là gì? Tất cả sẽ được trả lời trong bài tiểu luận này.

I.Sơ lược về lớp liên kết ( Link Layer ).

1.1.Một số công nghệ :

Host và rout được gọi là các nút

Các kênh truyền thông nối liền các nút lân cận gọi là các kết nối

-Các kết nối hữu tuyến (wired)

-Các kết nối vô tuyến ( wireless)

-Các LAN

Gói dữ liệu trong lớp 2 được gọi là frame, đóng gói Datagram

 Lớp liên kết có trách nhiệm truyền datagram từ 1 node đến lân cận đường truyền liên kết

Datagram được truyền bởi các giao thức và trên các đường kết nối khác nhau:

VD : Ethernet trên kết nối thứ 1, frame relay trên các kết nối trung gian ,802.11 trên các kết nối cuối cùng

Mỗi giao thức kết nối cung cấp các dịch vụ khác nhau

VD: Có thể hoặc không thể cung cấp rdt trên kết nối

So Sánh

JFK -> Gevena Tàu hỏa : Geneva ->Lansanne

Hình 1.1: Sáu bước nhảy lớp liên kết giữa máy chủ không dây và máy chủ

Để một sơ đồ được chuyển từ máy chủ nguồn sang máy chủ đích, nó phải được di chuyển qua từng liên kết riêng lẻ trong đường dẫn end-to-end.

Ví dụ, trong mạng công ty được hiển thị ở dưới cùng của Hình 1.1, hãy xem xét việcgửi một sơ đồ từ một trong các máy chủ không dây đến một trong các máy chủ Sơ đồ dữliệu này thực sự sẽ đi qua sáu liên kết: liên kết WiFi giữa máy chủ gửi và điểm truy cậpWiFi, liên kết Ethernet giữa điểm truy cập và công tắc lớp liên kết; liên kết giữa chuyểnmạch lớp liên kết và bộ định tuyến, liên kết giữa hai bộ định tuyến; một liên kết Ethernetgiữa bộ định tuyến và một bộ chuyển mạch lớp liên kết; và cuối cùng là liên kết Ethernetgiữa bộ chuyển mạch và máy chủ Qua một liên kết nhất định, một nút truyền đóng góidatagram trong một khung lớp liên kết và truyền khung vào liên kết

1.2.Các dịch vụ được cung cấp bởi lớp liên kết

Các dịch vụ có thể được cung cấp bởi giao thức lớp liên kết bao gồm:

Đóng khung: Đóng gói datagram vào trong frame , thêm header và trailer , 1 frame là

1 trường dữ liệu

-Hầu hết tất cả các giao thức lớp liên kết đều đóng gói từng data gram lớp mạng trongmột khung lớp liên kết trước khi truyền qua liên kết Khung A bao gồm một trường dữ liệu,trong đó gói dữ liệu lớp mạng được chèn và một số các trường tiêu đề Cấu trúc của khung

được xác định bởi giao thức lớp liên kết

Truy nhập liên kết :

- Truy cập kênh truyền nếu môi trường được chia sẻ

- Các địa chỉ “MAC” được sử dụng trong các header để xác định nguồn và đích

- Ở trường hợp đa truy nhập ( nhiều node chia sẻ 2 liên kết ), giao thức MAC phục vụ

để phối hợp truyền khung của nhiều nút

- Giao thức điều khiển truy nhập phương tiện (MAC) chỉ định các quy tắc mà khungđược truyền vào liên kết Đối với các liên kết điểm-điểm có một người gửi duy nhất ở mộtđầu bên này của liên kết và một người nhận duy nhất ở đầu kia của liên kết, giao thức MACrất đơn giản ,người gửi có thể gửi một khung bất cứ khi nào liên kết đó để không

Truyền tin cậy giữa các node lân cận

Đảm bảo di chuyển từng biểu đồ dữ liệu lớp mạng qua liên kết mà không có lỗi

Ít được dử dụng trên đường kết nối lỗi thấp

Các giao thức tầng vận chuyển nhất định (chẳng hạn như TCP) cũng cung cấp mộtdịch vụ phân phối đáng tin cậy Tương tự như dịch vụ truyền tin cậy ở lớp giao vận, dịch

vụ truyền tin cậy ở lớp liên kết có thể đạt được bằng cách xác nhận và truyền lại

Dịch vụ truyền đáng tin cậy của lớp liên kết thường được sử dụng cho các liên kết cónguy cơ mắc lỗi cao, chẳng hạn như liên kết không dây, với mục tiêu sửa lỗi cục bộ trênliên kết nơi lỗi xảy ra thay vì buộc end-to-end truyền lại dữ liệu bằng giao thức tầng ứngdụng hoặc truyền tải

Tuy nhiên, phân phối đáng tin cậy ở lớp liên kết có thể được coi là không cần thiết chi phí cho các liên kết ít lỗi bit, bao gồm cáp quang, đồng trục và nhiều cặp xoắn các liên kết đồng Do đó, nhiều giao thức lớp liên kết có dây không cung cấp dịch vụ truyền tin cậy

Phát hiện và sửa lỗi :

- Máy thu phát hiện khi lỗi bit xảy ra :Gửi tín hiệu cho bên phát truyền lại hoặc hủy bỏ frame bị lỗi

-Phần cứng lớp liên kết trong một nút nhận có thể đưa ra quyết định không chính xác rằngmột bit trong khung là 0 trong khi nó được truyền 1, và ngược lại Các lỗi bit như vậy đượctạo ra bởi sự suy giảm tín hiệu và nhiễu điện từ Bởi vì không cần phải chuyển tiếp một gói

dữ liệu có lỗi, nhiều giao thức lớp liên kết cung cấp cơ chế để phát hiện lỗi bit

trong khung và yêu cầu nút nhận thực hiện kiểm tra lỗi

hạn chế tổng kiểm tra Internet Phát hiện lỗi trong lớp liên kết thường phức tạp hơn vàđược thực hiện trong phần cứng

các lỗi bit đã xảy ra trong khung mà còn xác định chính xác vị trí các lỗi đã xảy ra trongkhung (và sau đó sửa các lỗi này)

Điều khiến luồng ( Flow Controll ) : Điều khiển tốc độ truyền giữa các node gửi và

nhận liền kề nhau

Half-duplex và Full-duplex: Với half-duplex ,các node tại các đầu cuối của kết nối có

thể truyền nhưng không đồng thời

Phần cứng lớp liên kết trong một nút nhận có thể đưa ra quyết định không chính xác rằngmột bit trong khung là 0 trong khi nó được truyền 1, và ngược lại Các lỗi bit như vậy đượctạo ra bởi sự suy giảm tín hiệu và nhiễu điện từ Bởi vì không cần phải chuyển tiếp một gói

dữ liệu có lỗi, nhiều giao thức lớp liên kết cung cấp cơ chế để phát hiện lỗi bit

Điều này được thực hiện bằng cách yêu cầu nút truyền bao gồm phát hiện lỗi các bit trong khung và yêu cầu nút nhận thực hiện kiểm tra lỗi

Lớp truyền tải của Internet và lớp mạng cũng cung cấp một hình thức phát hiện lỗi hạnchế tổng kiểm tra Internet Phát hiện lỗi trong lớp liên kết thường phức tạp hơn và đượcthực hiện trong phần cứng

Sửa lỗi tương tự như phát hiện lỗi, ngoại trừ việc bộ thu không chỉ phát hiện khi nàocác lỗi bit đã xảy ra trong khung mà còn xác định chính xác vị trí các lỗi đã xảy ra trongkhung (và sau đó sửa các lỗi này)

1.3.Nơi thực hiện lớp liên kết

- Lớp liên kết được thực hiện trên một chip gọi là bộ điều hợp mạng -bộ điều khiển giao diện mạng (NIC)

- NIC thực hiện nhiều dịch vụ lớp liên kết bao gồm đóng khung, truy cập liên kết, pháthiện lỗi, v.v

- Gắn vào trong các bus hệ thống của host

- Sự kết hợp của phần mềm , phần cứng và firmware.

Hình 1.2:Bộ điều hợp mạng

Hình 1.2 cho thấy một kiến trúc máy chủ lưu trữ điển hình Các khả năng củaEthernet là được tích hợp vào chipset của bo mạch chủ hoặc được triển khai thông quamột thiết bị chuyên dụng chi phí thấp Chip Ethernet

Phần lớn, lớp liên kết được thực hiện trên một chip được gọi là bộ điều hợp mạng,đôi khi còn được gọi là bộ điều khiển giao diện mạng (NIC) Bộ điều hợp mạng triển khainhiều dịch vụ lớp liên kết bao gồm tạo khung, truy cập liên kết, phát hiện lỗi, v.v Do đó,phần lớn chức năng của bộ điều khiển lớp liên kết được triển khai trong phần cứng

Ở phía gửi, bộ điều khiển lấy một sơ đồ dữ liệu đã được tạo và được lưu trữ trong bộ nhớmáy chủ bởi các lớp cao hơn của ngăn xếp giao thức, đóng gói gói dữ liệu trong khung lớpliên kết , sau đó truyền khung vào liên kết giao tiếp, tuân theo giao thức truy cập liên kết

Ở phía nhận, một bộ điều khiển nhận toàn bộ khung và trích xuất dữ liệu lớp mạng

Nếu lớp liên kết thực hiện phát hiện lỗi, thì bộ điều khiển gửi sẽ đặt các bit phát hiệnlỗi trong tiêu đề khung và chính bộ điều khiển nhận sẽ thực hiện phát hiện lỗi

Trong khi hầu hết lớp liên kết được thực hiện trong phần cứng,một phần của lớp liênkết được triển khai trong phần mềm chạy trên CPU của máy chủ Các thành phần phầnmềm của lớp liên kết thực hiện chức năng của lớp liên kết cấp cao hơn, chẳng hạn nhưtập hợp thông tin địa chỉ của lớp liên kết và kích hoạt phần cứng bộ điều khiển Ở phíabên nhận, phần mềm lớp liên kết phản hồi troller ngắt (ví dụ: do nhận một hoặc nhiềukhung), xử lý các điều kiện lỗi và chuyển một gói dữ liệu lên lớp mạng

Do đó, lớp liên kết là sự kết hợp giữa phần cứng và phần mềm vị trí trong ngăn xếpgiao thức, nơi phần mềm gặp phần cứng

II.Kỹ thuật phát hiện lỗi và sửa lỗi.

Hình 2.1: Kịch bản phát hiện và sửa lỗi.

Hình 2.1 ,Tại nút gửi, dữ liệu, D được bảo vệ khỏi các lỗi bit được tăng cường với

các bit phát hiện lỗi và sửa lỗi (EDC) Thông thường, dữ liệu được bảo vệ không chỉ baogồm gói dữ liệu được truyền từ lớp mạng để truyền qua liên kết, mà còn cả thông tin địachỉ cấp liên kết, số thứ tự và các trường khác trong tiêu đề khung liên kết tới nút nhậntrong khung cấp liên kết Tại nút nhận, một chuỗi các bit, D ′ và EDC ′ được nhận Lưu ýrằng D ′ và EDC ′ có thể khác với D và EDC ban đầu do kết quả của sự đảo lộn bit trongquá trình truyền

Thách thức của người nhận là xác định xem D ′ có giống với ban đầu D, cho rằng nó chỉnhận được D ′ và EDC ′

Bây giờ chúng ta hãy xem xét ba kỹ thuật để phát hiện lỗi trong dữ liệu được truyền:

- Kiểm tra chẵn lẻ (để minh họa những ý tưởng cơ bản đằng sau việc phát hiện và sửa lỗi),

-Phương pháp tổng kiểm tra (thường được sử dụng nhiều hơn trong lớp truyền tải)

-Kiểm tra dự phòng theo chu kỳ ( thường được sử dụng trong lớp liên kết trong bộ điều hợp)

Kiểm tra chẵn lẻ Parit 2 chiều

Hình 2.3: Parity 2 chiều

- Dữ liệu D gồm d bit được chia thành i dòng và j cột

- Dùng tổng cộng i+j+1 bit dùng để kiểm lỗi

- Với mô hình Parity 2 chiều ,bit kiểm tra lỗi dòng và cột chứa bit dữ liệu lỗi sẽ bị sai - Nút nhận dữ liệu chỉ cần thay đổi giá trị của bit này ( từ 0 thành 1 và ngược lại),sẽ sửa

được lỗi sai và khôi phục giá trị gốc ban đầu

Có lẽ hình thức phát hiện lỗi đơn giản nhất là sử dụng một bit chẵn lẻ Giả sử rằngthông tin được gửi, D trong Hình 2.2, có d bit Trong lược đồ chẵn lẻ, người gửi chỉ cầnthêm một bit bổ sung và chọn giá trị của nó sao cho tổng số bit 1 trong các bit d + 1(thông tin ban đầu cộng với bit chẵn lẻ) là chẵn Đối với lược đồ chẵn lẻ, giá trị bit chẵn

lẻ được chọn sao cho có một số lẻ là 1 Hình 2.2 minh họa một lược đồ chẵn lẻ, với mộtbit chẵn lẻ được lưu trữ trong một trường riêng biệt

Hoạt động của máy thu cũng đơn giản với một bit chẵn lẻ duy nhất Người nhậnchỉ cần đếm số bit 1 trong d + 1 bit nhận được Nếu tìm thấy một số lẻ các bit có giá trị 1với lược đồ chẵn lẻ, máy thu biết rằng ít nhất một lỗi bit đã xảy ra Chính xác hơn, nó biếtrằng một số lỗi bit lẻ đã xảy ra

Hình 2.3 cho thấy tổng quát hai chiều của tính chẵn lẻ bit đơn kế hoạch Ở đây, d bit trong

D được chia thành i hàng và j cột Giá trị chẵn lẻ được tính cho mỗi hàng và cho mỗi cột Kết quả i + j + 1 bit chẵn lẻ bao gồm các bit phát hiện lỗi của khung lớp liên kết

Giả sử bây giờ có một lỗi bit xảy ra trong d bit thông tin ban đầu

Với lược đồ chẵn lẻ hai chiều này, tính chẵn lẻ của cả cột và hàng chứa bit được lật sẽ bị lỗi

Do đó, người nhận không chỉ có thể phát hiện thực tế là một lỗi bit đơn lẻ đã xảy ra,

mà còn có thể sử dụng chỉ số cột và hàng của cột và hàng có lỗi chẵn lẻ để thực sự xácđịnh bit bị hỏng và sửa lỗi đó!

Hình 2.3 cho thấy một ví dụ trong đó bit có giá trị 1 ở vị trí bị hỏng và chuyển sanggiá trị 0 , một lỗi có thể phát hiện và sửa được ở máy thu Mặc dù cuộc thảo luận của tatập trung vào d bit thông tin ban đầu, nhưng bản thân một lỗi đơn lẻ trong các bit chẵn lẻcũng có thể phát hiện được và có thể khắc phục được

Chẵn lẻ hai chiều cũng có thể phát hiện (nhưng không đúng!) Bất kỳ sự kết hợp nào của hai lỗi trong một gói tin

-Nếu kết quả lấy bù là 0 thì dữ liệu thu không bị sai ,ngược lại nếu là 1 nghĩa là bị sai

- Checksum phát hiện được tất cả các lỗi bit lẻ cũng như hầu hết các bit chẵn

- Ví dụ : Kiểm tra độ đúng sai của dữ liệu :

 10101001 00111001 00011101 Checksum

Ta chia dữ liệu thành 3 phần ,mỗi phần 8 bit :

bù 1 00000000→

Suy ra dữ liệu thu không bị sai

2.3.Kiểm tra dư vòng theo chu kỳ (CRC).

Hình 2.3: CRC.

- R = remainder ⋅2

- Nút gửi muốn truyền đi một đoạn dữ liệu D dài d bit

- Nút gửi và nhận thống nhất 1 hàm sinh G ,có r+1 bit

- Nút gửi đính kèm thêm giá trị R dài r bit trước khi gửi đi sao cho đoạn d+r bit chia hết

cho G trong phép chia modulo-2

III Giao thức và liên kết đa truy nhập.

Hai loại liên kết:

của liên kết và một người nhận ở đầu kia của liên kết Nhiều các giao thức lớp liên kết đãđược thiết kế cho các liên kết điểm-điểm, điểm đến điểm giao thức (PPP) và điều khiểnliên kết dữ liệu mức cao (HDLC) là hai giao thức như vậy

cùng một kênh quảng bá duy nhất được chia sẻ

Hình 3.1: Nhiều kênh truy cập khác nhau

Kết thúc phần tổng quan này bằng cách lưu ý rằng, lý tưởng nhất là giao thức đa truy nhập cho kênh quảng bá tốc độ R bit / giây nên có các đặc điểm mong muốn sau:

không nhất thiết phải ngụ ý rằng mỗi nút trong số M luôn có tốc độ R / M tức thời, nhưngđúng hơn là mỗi nút phải có giá trị trung bình tốc độ truyền R / M trong một khoảng thờigian xác định thích hợp

duy nhất cho mạng

3.1.Các giao thức phân vùng kênh

Ghép kênh phân chia theo thời gian (TDM)

Ghép kênh phân chia theo tần số (FDM)

Đây là hai kỹ thuật có thể được sử dụng để phân chia băng thông của kênh quảng bágiữa tất cả các nút chia sẻ kênh đó

TDM mỗi nút có tốc độ truyền riêng biệt là R / N bps trong mỗi thời gian khung hình.Nhược điểm:

➢ Một nút bị giới hạn ở tốc độ trung bình là R / N bps ngay cả khi nó là nút duy nhất có gói tin

FDM chia kênh R bps thành các tần số khác nhau( mỗi tần số có băng thông R/N ) vàgán mỗi tần số cho một trong N nút Do đó FDM tạo ra N kênh R/N bps nhỏ hơn từ kênh

R bps đơn lớn hơn FDM chia sẻ cả ưu điểm và nhược điểm của TDM Nó tránh va chạm

và phân chia băng thông công bằng giữa N nút

Nhược điểm: Một nút bị giới hạn ở băng thông R/N, ngay cả khi nó là nút duy nhất

có gói tin để gửi

3.1.3.CDMA( Đa truy nhập phân chia theo mã)

CDMA chỉ định một mã khác nhau cho mỗi nút Mỗi nút sử dụng mã duy nhất của nó

để mã hóa các bit dữ liệu mà nó gửi Nếu các mã được chọn cẩn thận, các mạng CDMA

có đặc tính tốt là các nút khác nhau có thể truyền đồng thời nhưng các máy thu tương ứngcủa chúng nhận được các bit dữ liệu được mã hóa của người gửi một cách chính xác( giả

sử rằng người nhận biết mã của người gửi ), mặc dù có sự can thiệp của các đường truyềnkhác điểm giao CDMA đã được sử dụng trong các hệ thống quân sự một thời gian( dođặc tính chống nhiễu ) và hiện nay đã được sử dụng rộng rãi trong dân sự, đặc biệt làtrong điện thoại di động Bởi vì việc sử dụng CDMA gắn chặt với các kênh không dây

3.2.Giao thức truy nhập ngẫu nhiên

Loại giao thức đa truy nhập rộng thứ hai Tại khởi đầu của mỗi cuộc truyền dẫn,người sử dụng không biết các người khác cũng sẽ truyền hay không Vì thế va chạm sẽxảy ra nếu hai hay nhiều người sử dụng cùng truyền một lúc Nếu các người sử dụngcũng không có khả năng phát hiện một cuộc truyền dẫn trong khi một người sử dụngkhác đã bận Nếu một người sử dụng cảm nhận thấy một cuộc truyền dẫn đang xảy ra, nó

có thể hoãn lại cuộc truyền dẫn của mình cho đến khi kênh rỗi khi này va chạm chỉ có thểxảy ra khi hai hay nhiều người sử dụng cùng bắt đầu phát tại một thời điểm

3.2.1.ALOHA chia khe (S-ALOHA)

tương đương với thời gian để truyền một khung )

kiện va chạm trước khi khe kết thúc Gọi p là xác suất nghĩa là một số từ 0 đến 1 Hoạtđộng của ALOHA chia khe trong mỗi nút rất đơn giản

toàn bộ khung trong khe

xem xét việc truyền lại khung (Nút có thể chuẩn bị một khung mới để truyền, nếu nó cómột khung.)

của nó trong mỗi khe tiếp theo với xác suất p cho đến khi khung được truyền mà không

có va chạm

ALOHA chia khe sẽ có nhiều lợi thế Không giống như phân chia kênh, ALOHAchia khe cho phép một nút truyền liên tục ở tốc độ đầy đủ R, khi nút đó là nút hoạt độngduy nhất.

Hình 3.3: Khoảng thời gian dễ bị tổn thương cho một cuộc truyền dẫn sử

dụng giao thức s-ALOHA

Việc truyền dẫn của gói này bị trễ đến t=T (đánh dấu bởi mũi tên trước gói) và chỉ cócác người sử dụng tạo gói trong khoảng thời gian từ 0 đến T là sẽ phát tại t=T và sẽ vachạm với người sử dụng 1 Các người sử dụng tạo ra gói sau thời gian t=T sẽ không phátcho đến t=2T và vì thế không va chạm với người sử dụng 1 Chu kỳ truyền dẫn dễ bị tổnthương bây giờ chỉ còn là T Điều này cho phép tăng gấp đôi thông lượng kênh tới 36%.ALOHA chia khe hoạt động tốt khi chỉ có một nút hoạt động nhưng nó hiệu quả nhưthế nào khi có nhiều nút hoạt động?

Hình 3.4: ALOHA chia khe có nhiều nút

Các nút 1, 2 và 3 va chạm trong khe đầu tiên Nút 2 cuối cùng cũng thành công ở vị trí thứ tư, nút 1 ở vị trí thứ tám và nút 3 ở vị trí thứ chín Có hai hiệu quả cần quan tâm ở đây:

➢ Khi có nhiều nút đang hoạt động, một phần nhất định của các khe sẽ có va chạm và do đó sẽ

vị trí đã cho là một vị trí thành công là xác suất mà một trong các nút truyền và

(N-1) nút còn lại không truyền Xác suất mà một nút đã cho truyền là p, xác suất mà các nút còn lại không truyền là (1 − p) N−1 Do đó, xác suất một nút nhất định thành công là p(1 − p) N−1 Bởi vì có N nút, xác suất để bất kỳ một trong N nút nào thành công là

Np(1 − p) N−1

3.2.2.ALOHA thuần túy ( p-ALOHA)

ALOHA thuần túy đơn giản nhưng thông lượng kênh rất thấp chỉ 18%

Giao thức ALOHA thuần túy được gọi theo cái tên hệ thống ALOHA: một mạng vôtuyến gói được phát triển bởi trường đại học Hawaii và được đưa vào khai thác năm

1970 Giao thức đa truy nhập sử dụng ở hệ thống này là giao thức đầu tiên của loại này

và được gọi là giao thức ALOHA Sau này phương án khác nhau của giao thức ALOHAđược nghiên cứu và giao thức đầu tiên được gọi là ALOHA thuần túy (p-ALOHA)

Trong ALOHA thuần túy, khi một khung đến lần đầu tiên (nghĩa là một sơ đồ lớpmạng được truyền xuống từ lớp mạng tại nút gửi), nút ngay lập tức truyền toàn bộ khung

đó vào kênh quảng bá Nếu một khung được truyền gặp va chạm với một hoặc nhiều quátrình truyền khác nút sẽ ngay lập tức (sau khi truyền hoàn toàn khung bị va chạm của nó)truyền lại khung với xác suất p Nếu không nút sẽ đợi thời gian truyền khung Sau thờigian chờ này, nó sẽ truyền khung với xác suất p hoặc đợi (không hoạt động) trong mộtthời gian khung khác với xác suất 1 - p

Để xác định hiệu suất tối đa của ALOHA thuần túy chúng ta tập trung vào một nútriêng lẻ

Hình 3.5: Gây nhiễu truyền trong ALOHA thuần túy.