基于opnet的csmacd协议的实现 - 图文(4)

基于OPNET的CSMA/CD协议的实现

户的需要，如分布事务处理，文件传输，电子邮件，网络管理等。

2.3 信道共享

共享信道的竞争机制是本节的中心论题，主要讨论在相互竞争的用户之间如何分配一个单独的广播信道。一般的讲，共享信道技术主要有固定分配信道、受控访问以及随机访问三种。

第一种：信道的固定分配

在竞争的多用户间静态地分配单个信道的方法有以下几种：

1．频分多路复用FDM(Frequency Division Multiplexing)技术。如果介质的带宽可以分成N等份，每个用户分得一个频段。由于每个用户各有各的频段，所以他们之间不会产生干扰。但只有当用户较少且数目固定，而且每个用户通信量都较大时，FDM才是一种简单有效的分配机制。

然而，当用户总数量较多且数目经常变化，或者通信量具有突发性特点时，采用FDM就存在明显的不足。如果当前信道带宽被分为n段并分配给了n个用户，但n个用户中只有少数用户在通信。此时如果在n个以外的用户却希望通信，但因为它们没有分配到频段而不可能通信，即使此时己分到频段的用户并没有使用它们。同样，如n个用户中有用户突发到达了大量数据需要发送(数据流具有突发性，其峰值流量与平均流量之比为1000：1是很常见的)，但它除了可使用分配给自己的频段这有限的资源外。别无选择，尽管此时很多信道都空闲。FDM的最基本的缺陷是无通信量时已分配给用户的频段就白白浪费了，没有使用的这些频段也不能让其它用户使用。

2．时分多路复用TDM(Time Division Multiplexing)也会产生同样的问题。在TDM中，时间被均分为n段时隙，每个用户静态地占用一个。假如用户没有使用分配给他的时隙的话，那么这段时间段就白白浪费。没有使用的这些时间段也不能让其它用户使用。

3．波分复用WDM(Wavelength Division Multiplexing)对于光纤信道，不同的信源使用不同波长的光波来传输数据，各路光波经过一个棱镜合成一个光束，在光纤干道上传输，在接收端用相同的设备将各路光波分开。静态信道分配不仅信道利用率低，而且不便于向更多的用户提供服务。

第二种：受控访问技术

受控访问是指各个用户不能随意接入信道，而必须服从一定的控制，或者设法形

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成分布式队列来协调分散在各地的用户发送数据。控制方法有2种：

1．轮询

轮询访问技术采用集中式控制，主机按照一定的顺序逐个询问各个用户有无信息发送。如果有则被询问用户就立即将信息发给主机，否则询问下一站。轮询技术可分为2种不同的类型：

1）轮叫轮询(roll-call polling)

由主机按预先确定的顺序轮流向各站发送查询信息，并接收各站发来的信息，当然主机也可以主动将数据发送给各站。由于主机向各站发送的数据均带有相应站的地址，所以每个站只能接收给自己的数据，这样不会出现混乱。轮叫轮询可采用多点线路，也可采用具控制站的环型网和树状拓扑线。轮叫轮询一个较大缺点是，轮询帧在多点线路上不停地循环往返造成了相当大的开销，曾加了帧的等待时间。

2）传递轮询(hub polling)

将控制权按顺序从一个站转到另一个站。这实际上就是令牌传递环所采用的方法。不同的是这里采用的是主机集中控制。传递轮询可以采用多点线路，也可以采用总线型和环型拓扑。传递轮询虽然比轮叫轮询帧等待的时间短，但由于实现复杂，造价高，因此在实际中应用较多的还是轮叫轮询。

2．令牌

令牌访问技术采用分布式控制。这种方法是在环型网中产生一个特殊的帧，叫做令牌或权标，令牌沿着物理环单向依次传递。任何要发送的站只有持有令牌才有权发送信息。

第三种：随机访问技术

上面讲到的受控访问技术在网络通信量较小的时候，系统工作效率较低。用户不能自由的发送数据。随机访问技术就要解决这个问题。它允许各站自由发送数据，发生冲突(collision)时，冲突站的发送失败，并通过网络协议来解决冲突。

1．纯ALOHA和分时隙ALOHA

纯ALOHA系统的基本思想很简单；一旦用户产生新帧就让他们发送。当然，这样很可能产生冲突而使冲突帧受到破坏。但是，由于广播的反馈性，发送方只要继续监听信道就可得知它发出的帧是否被破坏，同样，其它的用户也如此工作。对于局域网，反馈信息很快就可以得到。假如帧遭到破坏，发送方等待一段随机时间后重发该

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帧。等待时间必须是随机的，否则会有接二连三的冲突而导致死锁。多个用户以某种可能导致冲突的方式共享公用信道的系统被称为竞争系统。

分时隙ALOHA系统是把时间分为离散的时间段，每段时间对应一帧。这种方法要求在每段时间的开始像时钟一样发送一个信号。每个数据帧的发送必须等到下一时隙开始时才允许。这样，连续的纯ALOHA就变成了离散的分时隙ALOHA。在这种分时隙ALOHA系统中，冲突的发生只可能在时隙的开始时刻，如在时隙的开始时刻仅有一个站点发送，则它所发送的一帧一定是成功的，因为在它发送的一个帧时内，如果有站点产生了新的帧也必须等到下一个时隙的开始时刻才允许发送。这样冲突危险区减少为原来的一半。

在ALOHA系统中，任何时候，只要两帧试图同时使用信道就会产生冲突，并破坏冲突帧的内容。即使新帧的第一位与前面即将发完的帧的最后一位相重叠，两帧也会受到破坏，都必须事后重发。因为帧的校验和不能(且不应该)区分信息是全部丢失还是部分丢失，所以只要帧的信息遭到一丁点儿破坏就应当做为坏帧处理。

用“帧时(frame time)”来表示发送一个标准长度的帧所需的时间，也就是帧长度除以位传输速率。如图2-2所示，如果在某一帧开始发送的时刻t。起的那一帧时内，没有其它帧发出，该帧就不会冲突。假设发送一帧所需时间为t，如果在t。到t。+t时间内，其它任一用户产生了一帧(阴影帧)并立即发送，阴影帧的头部就会和前一帧的尾部冲突。但是由于纯ALOHA网中所有站点在发送前都不侦听信道，所以它不知道是否已有其它帧正在传输过程中，不可能主动避让。同样t。+t到t。+2t之间产生的任何帧也都将和阴影帧的尾部冲突。

图2-2 分时隙ALOHA系统发送帧冲突图

假定系统中有无限多个用户，平均每帧时产生S个新帧，显然如果S>1，那么用户产生新的帧的速率将会超出信道所能处理的能力，也就是说几乎每帧都会受到冲突。所以，合理的吞吐率要求0

除了产生新的帧之外。各站还要产生受到冲突的重发帧。设每帧时内发送帧的平

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均值为G帧，显然G≥S。在低负载情况下(即S≈0)，设每帧时内发送帧几乎没有冲突产生，用不着重发，所以G≈S。在高负载情况下，冲突频繁，所以G>S。

信道利用率S与负载量G之间的关系如图2-3所示。从图中可看出，当G=0.5时，信道利用率最大，其值为S≈0.184。这也就是说，纯ALOHA信道的利用率最高为18.4%。这个结果并不令人鼓舞但是对于这种任何站点都可以随意发送的工作方式，期望得到100%的利用率是不现实的。

图2-3 ALOHA的吞吐量

2.载波监听多路访问控制方法(CSMA)

载波监听多路访问控制方法又称为“先听后说”方法。这种方法的协议是本论文所要仿真并分析的主要内容。它是ALOHA协议的一种改进型。其基本思想是：每个站在发送数据前，先监听信 …… 此处隐藏：2416字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……