计算机网络笔记：Medium Access Control
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通道化随机访问控制ALOHASlotted ALOHACSMA规划系统
  • 三个 M 的区别
    • Multiplexing
      • 节点本地的功能，或者两节点的 p2p 功能。
      • TDM, FDM, CDM, etc. 不同的 channel 上给一个节点发数据
    • Multiple Access
      • 多节点通信的功能
      • TDMA, FDMA, CDMA, etc.
    • Medium Access Control
      • 控制 medium access的上层算法，基于 multiple access 机制去实现。
      • Slotted ALOHA, CSMA/CA, OFDMA MAC, TDMA MAC, CDMA MAC, etc.

通道化

  • FDMA
  • TDMA
  • CDMA
  • FDMA和TDMA使用guardband保证没有重叠
    • TDMA 的 Guardband 是用来维护同步时间不佳的情况以及避免远近不一样的情况的
  • CDMA：orthogonal codes 怎么解码的？
      •  

随机访问控制

ALOHA

  • 所有基站按自己的需求传输
  • 如果同时超过一帧在进行传输，则全部丢失
  • 由于超时没有收到ACK，每个基站挑选一个随机backoff时间，重新传输。
  • 模型：， the load (average # transmission attempts per X sec.)
  • Max throughput:

Slotted ALOHA

  • ALHOA变成类似离散的形式，所有基站要对帧时间做同步
  • 允许预约slot
    • 支持mini-slot，专门用来做reservation
  • Max throughput:

CSMA

Carrier Sensing Multiple Access(CSMA)
  • 基站发送前先检查通道是否空闲
    • 如果不空闲，wait or backoff
    • 如果就没有收益了
  • 行为：
    • 1-persistent (most greedy)
        • 1-persistent @Slide Chap.4 Prof. XD Wang
        1-persistent @Slide Chap.4 Prof. XD Wang
      • 一旦idle就开始传输
      • 延迟低，效率低
    • Non-persistent (least greedy)
      • Non-persistent @Slide Chap.4 Prof. XD Wang
      Non-persistent @Slide Chap.4 Prof. XD Wang
    • p-persistent (adjustable greedy)
      • 等待介质idle，然后根据概率决定传输or等一个slot
      • 可平衡
Throughput
CSMA with Collision Detection (CSMA/CD)
  • 传输前先做CS
  • 传输中持续CS
  • 如果检测到冲突，全部相关站点中断传输，规划backoff
  • Binary Exponential Backoff
    • 在第 次冲突的情况下，选择之间的随机 Backoff 时间。
    • if truncated，那么在设定的次数后指数不再增加
CSMA with Collision Avoidance (CSMA/CA)

规划系统

  • Reservation & Polling
      • Reservation schemes
      • TDMA reservation scheme
        • Slotted ALOHA reservation scheme
            • (Effective time required for the reservation is )
         
        Polling Systems
        Centralized or Distributed
        • Walk time：一个站点完成传输到下一个站点开始传输的时间
        Token-Passing Rings
        • 用帧控制符当 token (Free=01111110, Busy=01111111)
        • Multi-token - Throughput:
            • : ring latency
        • Single-token - Throughput:
          • Single-frame - Throughput:
              • Token Reinsertion Efficiency Comparison @Slide Chap.4 Prof. XD Wang
              Token Reinsertion Efficiency Comparison @Slide Chap.4 Prof. XD Wang
          • a << 1, any token reinsertion strategy acceptable
          • a ≈ 1, single token reinsertion strategy acceptable
          • a > 1, multi token reinsertion strategy necessary
           
      • Reservation:
        • 按需，适用 bursty traffic
        • 适合大量 low-traffic users
      • Polling:
        • Generalization of TDMA
        • 更公平
        • 大的 BDP→性能退化

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