多路訪問協議
多路訪問：多個發送/接收結點同時使用廣播信道，協調它們共享一個信道的方式。
局域網環境，密集端系統通常使用多路訪問方式
應用於信道資源緊缺，大量端系統或者頻繁訪問網絡，或者以較小概率訪問網絡
要求
共享單一廣播信道
兩個或更多結點並行傳輸，相互干擾
碰撞：如果結點同時接收到兩個或更多信號
共享信道的通信必須使用信道本身!
不能用帶外信道來協調
理想的多路訪問協議
速率R bps的廣播信道
- 當只有一個結點時，能夠以速率R發送
- 當有M個結點時，每個能以平均速率R/M發送
- 分佈式:
無特殊結點來協調傳輸
無同步時鐘、時隙 - 簡單
多路訪問MAC協議
分類
信道劃分
將信道劃分爲較小的“段” (時隙，頻率，編碼)
爲每個結點分配一部分專用
輪流
結點輪流，信息較多的輪流發送的時間較長
隨機訪問
不劃分信道，允許碰撞
設法從“碰撞”恢復
信道劃分
MAC協議: TDMA
TDMA: 時分多路訪問
“循環”訪問信道
每個站點在每個循環中獲得固定長度時隙(長度=分組傳輸時間)
不使用的時隙則空閒
例子：6個站點的LAN, 時隙1、3、4 有分組, 時隙2、5、6 空閒(浪費)
MAC協議: FDMA
FDMA: 頻分多路訪問
信道頻譜劃分爲頻帶
每個站點分配固定的頻帶
頻帶中未使用的傳輸時間空閒
例子： 6個站點的LAN, 頻帶1、3、4 有分組, 頻帶2、5、6 空閒(浪費)
FDM和TDM特點
消除了碰撞且公平
結點在每個幀時間內得到了專用的傳輸速率R/N bps
若系統僅有少數幾個有大量分組要發送的結點
分配的頻率或時隙被浪費
適合場合
所有結點都持續有大量數據發送
CDMA是另一種信道劃分協議
兩種輪流 MAC協議
適用於希望共享信道但卻無法預測訪問結點的數量的場景
- 令牌傳遞(無中心):
控制令牌從一個結點順序地傳遞到下一個令牌報文
關注問題:令牌開銷 ，時延，單點故障(令牌消失)
適用於希望共享信道但卻無法預測訪問結點的數量的場景 - 輪詢(有中心):
主結點“邀請”從結點依次傳輸
關注問題:輪詢開銷，時延，單點故障(主結點)
隨機訪問協議
- 大量結點以小概率發送分組
以信道全部速率R傳輸
結點間無優先權協調 - 兩個或更多傳輸結點發送➜ “碰撞”(小概率)
- 隨機訪問MAC協議定義了:
如何檢測碰撞
如何從碰撞中恢復 (例如，經延遲後重新傳輸) - 隨機訪問MAC協議的實例:
ALOHA
時隙ALOHA
CSMA, CSMA/CD, CSMA/CA
三.多路訪問協議比較
- 信道劃分MAC協議
在高負載時高效、公平地共享信道
低負載時低效：信道訪問中延時，當1個活躍結點時，甚至僅有分配了 1/N 帶寬! - 隨機訪問MAC協議
低負載是有效：單個結點能夠全面利用信道
高負載：碰撞開銷大 - 輪流協議
兼有兩方面的優點!
對共享媒體需要做：
- 信道劃分, 通過時間、頻率或編碼
時分, 頻分 - 輪流
從中心站點輪詢，令牌傳遞 - 隨機劃分 (動態的),
ALOHA, S-ALOHA, CSMA, CSMA/CD
載波偵聽: 在某些技術(有線)中容易，在另一些(無線)中困難
CSMA/CD 用在以太網中
CSMA/CA 用在 802.11中