Điều khiển truy cập đường truyền

Điều khiển truy cập đường truyền Mạng máy tính Viện điện tử viễn thông Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Trang 1

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

Tham khảo Điều khiển truy nhập đường truyền

07/08

Các giao thức đa truy nhập

trường dùng chung

– M ột số loại :

• Contention protocols: giải quyết vấn đề xung đột

sau khi nó xảy ra

• Collision-free protocols (ví dụ: bit-map protocol và

binary countdown) đảm bảo xung đột không bao

giờ xảy ra

Trang 2

Kỹ thuật chia sẻ kênh

Channel Sharing

Techniques

Static Channelization

Dynamic Medium Access Control

Scheduling

Random Access

07/08

Phân loại các giao thức đa truy nhập

Multiple access protocols

Contention-based Conflict-free

Random access Collision resolution

FDMA, TDMA, CDMA, Token Bus, DQDB, etc

BTMA: Busy Tone Multiple Access

Trang 3

Contention Protocols

• Pure ALOHA

– Phát triển năm 1970 bởi Hawaii University

– Xác nhận việc truyền thành công qua nhận

được ACK của phía nhận

• Slotted ALOHA

– Cải tiến: Thời gian được chia thành nhiều

khe và khung chỉ được truyền tại thời điểm

bắt đầu của mỗi khe

07/08

• CSMA ( Carrier Sense Multiple Access )

– Cải tiến: Bắt đầu truyền khi không thấy node nào đang

truyền

• CSMA/CD ( CSMA with Collision Detection )

– Cải tiến: Dừng việc truyền nếu xung đột xảy ra

• CSMA/CA ( CSMA with Collision Avoidance )

– Cải tiến: Đợi khoảng thời gian ngẫu nhiên và thử lại khi

đường truyền không bận (carrier is quiet) Nếu vẫn vậy thì

truyền dữ liệu

• CSMA/CA with ACK

• CSMA/CA with RTS/CTS

Contention Protocols

Trang 4

Pure ALOHA

Trong pure ALOHA, khung được truyền tại các thời điểm tuỳ ý

07/08

Khi khung sẵn sàng truyền, máy phải đợi đến thời điểm bắt

đầu của một slot Slotted ALOHA

Trang 5

• CSMA có nhiều cải tiến so với ALOHA

bằng cách lắng nghe đuờng truyền trước

khi truyền

Trang 6

Cơ chế xung đột trong CSMA

Unslotted Nonpersistent CSMA

Unslotted persistent CSMA Slotted Nonpersistent CSMA

Slotted persistent CSMA 1-persistent CSMA

p-persistent CSMA

Trang 7

Nonpersistent/x-persistent CSMA

• Giao thức Nonpersistent CSMA:

Bước 1: Nếu đường truyền rỗi, truyền ngay lập tức

Bước 2: Nếu đường truyền bận, đợi một khoảng thời gian

ngẫu nhiên và lặp lại bước 1

– Gi á trị backoff ng ẫu nhiên làm giảm xác xuất xung đột

– N ếu backoff quá lớp sẽ lãng phí thời gian rỗi

• Giao th ức 1-persistent CSMA:

Bước 1: Nếu đường truyền rỗi, truyền ngay lập tức

Bước 2 : Nếu đường truyền bận, tiếp tục lắng nghe đến khi

đường truyền rỗi thì mới truyền

– S ẽ xảy ra hiện tượng xung đột nếu 2 node muốn truyền lại

(th ường sẽ dừng việc truyền sau vài lần thử )

07/08

Bước 1: Nếu đường truyền rỗi, truyền với xác suất p và chờ để

truyền trong khe thời gian tiếp theo (thời gian trễ đường truyền

lớn nhất cho một gói tin) với xác xuất (1-p)

Bước 2: Nếu đường truyền bận, tiếp tục lắng nghe đến khi đường

truyền rỗi thì quay lại bước 1

- Một cách thoả hiệp giữa nonpersistent and 1-persistent CSMA

Nonpersistent/x-persistent CSMA

Trang 8

Lựa chọn giá trị p như thế nào ?

• Giả sử N node muốn gửi tin và đường

truyền đang bận

• Np được xem là số Node thử truyền khi

đường truyền bắt đầu rỗi

• Nếu Np > 1, xung đột có thể xảy ra

Vì vậy phải đảm bảo Np < 1 để tránh

xung đột, trong đó N là số node hoạt động

lớn nhất tại một thời điểm

0.01-persistent CSMA Nonpersistent CSMA

Trang 9

CSMA/CD (CSMA with Collision Detection)

• Trong CSMA, nếu 2 node bắt đầu gửi khung tại cùng

thời điểm, mỗi node sẽ vẫn truyền toàn bộ khung mặc

dù có xung đột xảy ra.

– >Lãng phí thời gian cho việc truyền cả khung tin.

• CSMA/CD

Bước 1: Nếu đường truyền rỗi, truyền khung

tin

Bước 2: Nếu đường truyền bận, tiếp tục lắng

nghe đến khi đường truyền rỗi thì truyền

Bước 3: Nếu xung đột được phát hiện trong

quá trình truyền, ngừng ngay việc truyền

Bước 4: Đợi một khoảng thời gian ngẫu nhiên

và thực hiện lại thuật toán trên

A detects collision just

before end of transmission

T0+2 α - ε

Trang 10

CSMA/CA (CSMA with collision Avoidance)

• Tất cả các node lắng nghe đường truyền giống như trong

CSMA/CD.

• Node sẵn sàng truyền sẽ phát sóng cảm ứng.

• Nếu đường truyền bận, đợi đến khi kết thúc quá trình việc truyền

hiện tại

• Nó sẽ tiếp tục đợi một khoảng thời gian xác định trước DIFS

(Distributed inter frame Space).

• Nhận lấy một giá trị ngẫu nhiên của khe thời gian (giá trị khởi đầu

của bộ đếm backoff) trong một contention window để chờ trước khi

truyền 1 khung

• Nếu hiện đang có một quá trình truyền tin bởi một node khác trong

chu kỳ thời gian này (backoff time), node sẽ giữ nguyên giá trị bộ

đếm.

• Tiếp tục đếm lùi sau khi node khác kết thúc việc truyền + DIFS

Node có thể bắt đầu việc truyền khi bộ đếm đến 0

07/08

CSMA/CA

Time

Node A’s frame

Nodes B & C sense

Delay: B

Delay: C

Nodes C resenses the medium and starts decrementing its counter

Node C’s frame

Trang 11

CSMA/CA

DIFS

Next Frame Medium Busy

DIFS Contention window

CSMA/CA with ACK

• Phía nhận sẽ gửi ACK ngay sau khi nhận được

khung tin mà không cần thăm dò đường truyền

• Khung ACK được truyền sau khoảng thời gian SIFS

(Short Inter-Frame Space) (SIFS < DIFS)

• Nếu ACK bị mất, việc truyền lại sẽ được tiến hành

Trang 12

DIFS

Next Frame

ACK Data

Defer access Backoff after defer

SIFS – Short Inter Frame Spacing

Time

07/08

CSMA/CA with RTS/CTS

• Phía gửi sẽ gửi bản tin RTS (request to send) sau

khi đường truyền rỗi sau khoảng thời gian lớn hơn

DIFS.

• Phía nhận trả lời bằng bản tin CTS (clear to send)

sau khi đường truyền rỗi một khoảng thời gian SIFS.

• Sau đó dữ liệu được truyền.

• RTS/CTS được sử dụng cho việc đặt chỗ đuờng

truyền vì vậy xung đột chỉ xảy ra với các bản tin điều

khiển.

Trang 13

CSMA/CA with RTS/CTS

DIFS

Next Frame

CTSRTS

Other

Source

Destination

DIFS SIFS

Contention window

SIFSDataSIFS

Node A Node B

Trễ truyền lan

Trang 14

Wireless LAN Protocols

A wireless LAN (a) A transmitting (b) B transmitting.

Trang 15

Ethernet

• Ethernet Cabling

• Manchester Encoding

• Lớp con MAC Ethernet

• Hiệu suất của mạng Ethernet

Trang 16

(a) 10Base5, (b) 10Base2, (c) 10Base-T.

Ethernet Cabling

07/08

(a) Binary encoding, (b) Manchester encoding,

(c) Differential Manchester encoding.

Ethernet Cabling

Trang 17

L ớp con MAC

Định dạng khung (a) DIX Ethernet, (b) IEEE 802.3.

07/08

Ethernet MAC Sublayer Protocol

Xung đột được phát hiện sau khoảng thời gian 2 τ

Lớp con MAC

Trang 18

Hiệu suất mạng Ethernet

Hiệu suất mạng Ethernet tốc độ 10 Mbps với 512-bit

Trang 19

multi-level transmit-3 levels

100BASE-TX (like 100BASE-FX) uses 4B/5B encoding which is then

scrambled and converted to multi-level transmit-3 levels or MLT-3

Any Transition = binary 1

07/08

100BASE-FX (like 100BASE-TX) uses 4B/5B encoding which is then

scrambled and converted to Non Return to Zero, Inverted

Non Return to Zero, Inverted

Any Transition = binary 1

Fiber cannot use the 3 level MLT3 because the light source has only two levels, ON and OFF

Trang 20

Trang 21

IEEE 802.2: Logical Link Control

(a) Vị trí lớp con LLC (b) Định dạng giao thức

Trang 22

802.11 Protocol Stack

07/08

Lớp con MAC trong 802.11

Trang 23

B C D

- A ®ang truyÒn d÷ liÖu sang B

- C n»m ngoµi tÇm sãng cña tr¹m A

- C còng muèn truyÒn d÷ liÖu sang B

- C ®−a ra kÕt luËn sai vÒ tr¹m B

- C vÉn truyÒn d÷ liÖu sang tr¹m B

- B ®ang truyÒn d÷ liÖu sang A

- C n»m trong tÇm sãng cña tr¹m B

- C muèn truyÒn d÷ liÖu sang D

- C ®−a ra kÕt luËn sai vÒ m«i tr−êng truyÒn th«ng

- C kh«ng truyÒn d÷ liÖu sang D

Trang 24

Một cụm mảnh

07/08

Khoảng cách liên frame trong 802.11

Trang 25

Trang 26

802.16 Protocol Stack

07/08

Lớp vật lý 802.16

Trang 27

Khung tin và các khe thời gian

Trang 28

Bluetooth

• Ứng dụng của Bluetooth

• Bluetooth Protocol Stack

• Cấu trúc khung Bluetooth

07/08

Ứng dụng của Bluetooth

Trang 29

Bluetooth Protocol Stack

The 802.15 version of the Bluetooth protocol

architecture.

07/08

Cấu trúc khung Bluetooth

Khung dữ liệu Bluetooth

Trang 30

- Nguyễn Văn Hoàng ĐT8

- Chu đưc dương DT8

- Nguyễn Đức Thành ĐT8

Tiêu đề	Điều khiển truy nhập đường truyền
Trường học	Hanoi University of Technology
Chuyên ngành	Electronics and Telecommunications
Thể loại	Giáo trình
Năm xuất bản	2008
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	30
Dung lượng	1,09 MB