無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)ppt課件(專業(yè)版)

　　

【正文】 發(fā)送的數(shù)據(jù)包大小 P為 128字節(jié) 圖 3 網(wǎng)絡(luò)吞吐量性能（ P=128字節(jié)） 圖 4媒體接入時(shí)延性能（ P=128字節(jié)） 圖 6和圖 7是當(dāng)發(fā)送的數(shù)據(jù)包大小 P為 128字節(jié)時(shí)，隨著網(wǎng)絡(luò)負(fù)載不斷變化得到的網(wǎng)絡(luò)吞吐量性能和媒體接入時(shí)延性能曲線。 ，采用 RTS/CTS機(jī)制，通過帶寬預(yù)留機(jī)制，便可以減少碰撞發(fā)生的概率，即使發(fā)生碰撞，也只是相對(duì)較短的控制包會(huì)發(fā)生碰撞，避免了較長(zhǎng)數(shù)據(jù)包發(fā)生碰撞，提高了沖突避免效率。 若檢測(cè)到信道忙，就凍結(jié)退避計(jì)時(shí)器的剩余時(shí)間，重新等待信道變?yōu)榭臻e并再經(jīng)過時(shí)間 DIFS 后，從剩余時(shí)間開始繼續(xù)倒計(jì)時(shí)。 目的站若正確收到此幀，則經(jīng)過時(shí)間間隔 SIFS 后，向源站發(fā)送確認(rèn)幀 ACK。 到媒體，則媒體變?yōu)槊B(tài)因而低優(yōu)先級(jí)幀就只能再推遲發(fā)送了。 C 檢測(cè)到媒體上有信號(hào)，于是就不敢向 D 發(fā)送數(shù)據(jù)。 實(shí)際上，一條共享 10 Mbps 以太網(wǎng)絡(luò)通常只能提供 2～ 4 Mbps的吞吐量給所連接的各個(gè)站點(diǎn)。 算法規(guī)則如下： (1) 當(dāng)?shù)谝淮伟l(fā)生沖突時(shí)，設(shè)置沖突計(jì)數(shù) k=1； (2) 退避等待一個(gè)隨機(jī)時(shí)間，取值為 n 個(gè)時(shí)間片 。（沖突較大） P堅(jiān)持 監(jiān)聽到信道忙時(shí)仍然堅(jiān)持聽下去，直到空閑為止。 站點(diǎn)在傳輸后將等待一定時(shí)間（往返時(shí)間加上確認(rèn)幀爭(zhēng)用時(shí)間）以接收確認(rèn)幀。無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院 李娜娜 第 4章 ZigBee MAC層原理 ? MAC層 ? 超幀結(jié)構(gòu) ? 數(shù)據(jù)傳輸模式 ? 幀結(jié)構(gòu) ? 數(shù)據(jù)傳輸?shù)聂敯粜? ? CSMACA ? CCA MAC層 MAC層負(fù)責(zé)處理所有的物理無線信道訪問，并產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)信號(hào)、同步信號(hào)；支持 PAN連接和分離，提供兩個(gè)對(duì)等 MAC實(shí)體之間可靠的鏈路。收不到確認(rèn) (因沖突 )就重傳。當(dāng)聽到信道空閑時(shí)，以概率 p發(fā)送數(shù)據(jù)。 n為 ? 0, 1, 2, ..., 2k 1 ? 中的一個(gè)隨機(jī)數(shù)； (3) 當(dāng)再發(fā)送幀時(shí)若又發(fā)生沖突，則 k= k + 1, 但若 k 加到10后便不再增加 , 仍維持 k=10, 即 k = min[ 重發(fā)次數(shù)， 10 ], 轉(zhuǎn) (2) ； (4) 設(shè)置一個(gè)最大重發(fā)次數(shù) 16，超過該次數(shù)，則不再重傳，并報(bào)告出錯(cuò)。 以太網(wǎng)的性能 隨著網(wǎng)絡(luò)利用率的增加，特別是如果有許多站點(diǎn)爭(zhēng)用時(shí) ,可能出現(xiàn)過載情況。 其實(shí) B 向 A 發(fā)送數(shù)據(jù)并不影響 C 向 D 發(fā)送數(shù)據(jù) 這就是 暴露站問題 (exposed station problem) A D C B ？ B 的作用范圍 C 的作用范圍 暴露終端就是在發(fā)送節(jié)點(diǎn)覆蓋范圍以內(nèi)而在接收節(jié)點(diǎn)的覆蓋范圍外的節(jié)點(diǎn)。這樣就減少了發(fā)生碰撞的機(jī)會(huì)。 若源站在規(guī)定時(shí)間內(nèi)沒有收到確認(rèn)幀 ACK（由重傳計(jì)時(shí)器控制這段時(shí)間），就必須重傳此幀，直到收到確認(rèn)為止，或者經(jīng)過若干次的重傳失敗后放棄發(fā)送。如果退避計(jì)時(shí)器的時(shí)間減小到零時(shí)，就開始發(fā)送整個(gè)數(shù)據(jù)幀。 RTS/CTS機(jī)制作用？ RTS/CTS機(jī)制相比 ， 每發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)幀都需要附加發(fā)送兩個(gè)控制幀 ， 并多等待 T_add間隔的時(shí)間 ， 如下式所示 。 發(fā)送的數(shù)據(jù)包大小 P為 128字節(jié) 圖 3 網(wǎng)絡(luò)吞吐量性能（ P=512字節(jié)） 圖 4媒體接入時(shí)延性能（ P=512字節(jié)） 可見，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較小時(shí)，隨著網(wǎng)絡(luò)負(fù)載的增大，網(wǎng)絡(luò)的吞吐量不斷增加，但其增速明顯低于圖 1中同等負(fù)載下網(wǎng)絡(luò)的吞吐量的增速。但是獲得吞吐量性能改善付出的代價(jià)是要發(fā)送附加的控制幀 RTS幀和 CTS幀。 RTS/CTS機(jī)制作用？ 1?1?2?2?3?3?1? ?幀 有 用 數(shù) 據(jù) 傳 輸 時(shí) 間幀 總 的 傳 輸 時(shí) 間2?信 道 不 發(fā) 生 沖 突 時(shí) 間＝傳 輸 時(shí) 間3?每 幀 數(shù) 據(jù) 傳 輸 時(shí) 間＝每 幀 傳 輸 平 均 所 占 用 信 道 的 時(shí) 間 無線信道的利用率可用下式來表示： RTS/CTS機(jī)制作用？ 1 2 3? ? ? ?? ? ? RTS/CTS機(jī)制作用？ ，成幀效率完全取決于協(xié)議的 MAC包頭和 PHY包頭的大小， RTS/CTS機(jī)制對(duì)并不會(huì)產(chǎn)生任何影響。 若檢測(cè)到信道空閑，退避計(jì)時(shí)器就繼續(xù)倒計(jì)時(shí)。 為什么信道空閑還要再等待 源站發(fā)送了自己的數(shù)據(jù)幀。高優(yōu)先級(jí)幀需要等待的時(shí)間較短，因此可優(yōu)先獲得發(fā)送權(quán)。 無線局域網(wǎng)的特殊問題 B 向 A 發(fā)送數(shù)據(jù)，而 C 又想和 D 通信。 如果有兩個(gè)或更多個(gè)站點(diǎn)要同時(shí)發(fā)送，線路利用率和吞吐率就會(huì)下降 —— 部分帶寬被沖突和退避延遲消耗了。 等待的隨機(jī)時(shí)間，用 截?cái)嗟?二進(jìn)制指數(shù)退避算法 。如有沖突，等待一隨機(jī)時(shí)間后再監(jiān)聽。 如果多個(gè)站點(diǎn)同時(shí)發(fā)送，就會(huì)產(chǎn)生沖突，導(dǎo)致信息混淆，傳輸失敗。 IEEE Std ： Wireless Medium AccessControl (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications for LowRate WirelessPersonal Area Networks (LRWPANs)。 最大吞吐率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過純 ALOHA和時(shí)隙 ALOHA CSMA protocol 即所謂“先聽后說”。 (p=1時(shí)，即為 1堅(jiān)持） p堅(jiān)持的主要問題是如何確定一個(gè)合適的 p 值。 檢測(cè)到?jīng)_突后， 退避 等待的隨機(jī)時(shí)間＝ ？ n的范圍是 0至 1023（ K=10時(shí)）。此時(shí)，網(wǎng)絡(luò)的吞吐量將急劇下降，信道容量的大部分被 CSMA/CD算法耗費(fèi)掉，只有極小部分用于傳送有用的數(shù)據(jù)。 節(jié)點(diǎn) A、 B、 C都工作在同一個(gè)信道上，當(dāng)節(jié)點(diǎn) A向節(jié)點(diǎn) B發(fā)送分組時(shí)，節(jié)點(diǎn) C偵聽到節(jié)點(diǎn) B在發(fā)送數(shù)據(jù)，所以推遲發(fā)送分組，而這種推遲是毫無必要的，因?yàn)楣?jié)點(diǎn) C向節(jié)點(diǎn) D發(fā)送分組和節(jié)點(diǎn) B向節(jié)點(diǎn) A發(fā)送分組并不沖突。 幀間間隔 IFS 三種幀間間隔 時(shí)間 SIFS PIFS DIFS 媒體空閑 發(fā)送第 1 幀 SIFS PIFS 時(shí)間 NAV（媒體忙） DIFS 爭(zhēng)用窗口 發(fā)送下一 幀 推遲接入 等待重試時(shí)間 有幀要發(fā)送 源站 時(shí)間 目的站 ACK SIFS 其他站 有幀要發(fā)送 SIFS，即短 (Short)幀間間隔，是最短的幀間間隔，用來分隔開屬于一次對(duì)話的各幀。 假定沒有高優(yōu)先級(jí)幀要發(fā)送