《介质访问控制子层》课件

介质访问控制子层介质访问控制子层MAC是数据链路层的一个重要组成部分,负责控制设备对共享传输介质的访问和使用它确保在连接到同一网络的设备之间有序地传输数据,避免数据冲突和丢失课程目标深入理解介质访问控制熟悉常见的协议及MAC12的基本原理和体系结构其特点掌握MAC子层在网络协议栈中包括ALOHANET、CSMA、的重要地位及其关键功能CSMA/CD和令牌传递等典型协议了解无线局域网层协议IEEE

802.11MAC3学习其基本原理及性能分析,掌握无线网络MAC层的关键技术介质访问控制的重要性介质访问控制是计算机网络中非常重要的一环它负责协调多台设备对共享网络通信介质的访问,确保网络运行的公平性和有序性有效的介质访问控制协议可以最大化网络资源的利用率,减少冲突和数据丢失,提高通信效率和可靠性这对于实现高性能的网络通信至关重要介质访问控制的基本概念物理层接口信道分配介质访问控制子层位于网络体系结构介质访问控制负责在多个网络设备之的物理层和数据链路层之间,为上层提间合理分配共享信道的使用权供统一的接口冲突检测差错控制在多个设备同时传输时,介质访问控制介质访问控制需要采取措施,对传输过需要检测并解决信号冲突,确保数据正程中出现的差错进行检测和纠正确传输信道分配在多个终端设备共享同一个介质的通信系统中,如何合理分配有限的信道资源是一个关键问题介质访问控制子层协议通过各种信道分配机制来解决这一问题,确保网络能够高效、公平地运行频分多址频率划分信道隔离效率提升将可用频率带宽划分为多个小带宽子信采用频率划分的方式可以有效隔离不同通过合理分配不同用户的频率资源,可道,每个用户占用一个独立的子信道进用户之间的干扰,确保信号的稳定传输以充分利用有限的频谱带宽,提高系统行通信的整体传输效率时分多址时间划分同步协调传输效率典型应用在时分多址中,通信信道被划所有用户需要严格同步自身的时分多址可以有效利用频谱资时分多址广泛应用于TDMA、分为多个时间片,每个用户被时间槽,以避免信号干扰和数源,提高了整体系统的传输效GSM、UMTS等移动通信技术分配一个或多个专属的时间片据冲突时钟同步是时分多址率但时延和同步问题需要额中,为多用户提供共享信道的进行数据传输的关键技术之一外考虑解决方案码分多址码分多址的工作原理的优势系统架构CDMA CDMA码分多址通过让每个用户使用不同的码序列CDMA技术灵活性强,可以动态分配码序列,CDMA系统由基站、移动终端等组成基站来获取信道资源,实现多个用户同时通信提高信道利用率同时CDMA抗干扰能力强,负责码序列的分配和同步管理,移动终端根各用户的码序列相互正交,可以在同一频带适用于高密度的无线通信环境据分配的码序列进行信号发送和接收内同时传输数据协议ALOHANETALOHANET协议是早期无线局域网通信协议的一个代表它采用随机分散的方式访问信道,通过简单有效的编码方式来实现多站点共享网络资源协议基本原理ALOHANET-无线广播ALOHANET利用无线电广播的方式发送数据,所有连接到同一信道的计算机都能接收到彼此的传输时隙分配ALOHANET使用时隙分配的方式,每个节点可以在随机的时隙内发送数据,避免冲突确认反馈接收方在收到数据包后会发送确认信号,发送方在一定时间内未收到确认则会重新发送性能分析ALOHANET协议的性能分析主要从以下几个角度进行:10%20%延迟率吞吐量90%5%冲突发生率传输成功率通过对这些关键指标的评估,可以全面了解ALOHANET协议的优缺点,为后续改进提供依据协议CSMACSMACarrier SenseMultiple Access,载波感知多路访问是一种广泛应用于计算机网络的多路访问控制协议它通过监听信道状态来判断是否可以进行数据传输,从而有效避免了碰撞问题协议的基本原理CSMA载波侦听多路访问冲突避免退避算法CSMA协议要求设备在传输数据前先监听信在CSMA协议中,如果两台设备同时检测到信当发生碰撞时,每个设备都会随机选择一个道是否空闲只有在信道空闲时,设备才能道空闲并开始传输,就会发生数据碰撞为退避时间,然后等待这个时间再次尝试传输开始传输数据这种机制减少了碰撞和冲突了解决这一问题,CSMA协议引入了一些冲突这种机制有助于减少未来的冲突的发生避免机制协议性能分析CSMA协议CSMA/CDCSMA/CD载波侦听多路访问/碰撞检测协议是基于CSMA协议的改进,引入了碰撞检测机制,可以在碰撞发生时立即检测到并采取措施它提高了网络利用率和性能,广泛应用于以太网和无线局域网等场景协议的基本原理CSMA/CD载波监听碰撞检测碰撞解决自适应机制CSMA/CD协议要求每个站在在数据传输过程中,CSMA/CD当检测到碰撞后,CSMA/CD协CSMA/CD协议能够根据网络发送数据之前先监听信道,如协议会持续监测是否发生碰撞议会使用指数退避算法来随机负载动态调整参数,提高系统果检测到信道忙则延迟发送一旦检测到碰撞,就会立即延迟下一次传输,从而避免再效率和可靠性停止传输次碰撞协议的性能分析CSMA/CD优点-简单易实现-无需复杂的同步机制-适合低速场合缺点-容易产生冲突,通信质量较差-随着网络规模增大,性能迅速降低-对网络的带宽利用率较低CSMA/CD协议通过检测载波和冲突来避免冲突,但仍会影响通信质量和网络效率尤其是在网络规模增大的情况下,它的性能将急剧下降因此CSMA/CD协议更适用于小型局域网环境令牌传递协议令牌传递协议是一种基于令牌环形网络的协议,可以有效地解决多个节点共享信道时可能出现的冲突问题其通过在环形网络上传递一个令牌来协调节点的访问时序,从而保证了公平性和确定性令牌传递协议的基本原理令牌循环公平性优先级123令牌传递协议通过在网络上循环一个持有令牌的节点可以在一定时间内独不同优先级的节点可以根据获得令牌特殊的令牌数据包来控制对介质的访占网络带宽,确保网络访问的公平性的频率来决定带宽分配问性能分析指标性能特点吞吐量令牌传递协议能够提供持续稳定的数据传输吞吐量，能够充分利用信道带宽时延令牌传递协议在不存在碰撞的情况下实现确定性时延，但需要考虑令牌轮转时间公平性令牌传递协议能够公平地分配信道访问机会，不会出现部分站点长时间无法发送数据的情况无线局域网子IEEE

802.11MAC层协议IEEE

802.11无线局域网标准是目前应用最广泛的无线局域网技术之一,其MAC子层协议提供了有效的介质接入控制机制无线局域网子IEEE

802.11MAC层协议基本原理:媒体访问控制服务质量管理IEEE

802.11无线局域网MAC子层MAC子层还提供了包括优先级队通过CSMA/CA机制实现对无线信列、预留时隙等机制,以支持对不道的访问控制,确保多台设备能够同类型业务的差异化服务质量保有序地进行数据传输证电源管理MAC子层设计了休眠机制,允许无线设备在空闲时进入低功耗状态,从而延长电池使用时间无线局域网子层协议的性能分析IEEE

802.11MAC总结与展望综合回顾协议发展趋势12回顾了介质访问控制的重要性介绍了IEEE

802.11无线局域网、基本概念、信道分配方式、MAC子层协议,以及其在性能和经典协议ALOHANET、CSMA灵活性方面的优势、CSMA/CD和令牌传递协议等未来展望3未来的介质访问控制协议将进一步提升灵活性和可扩展性,以满足物联网、5G等新兴应用场景的需求。