اسلاید فصل جهارم
Download
Report
Transcript اسلاید فصل جهارم
فصل چهارم
زیر الیه نظارت بر دسترس ی به
رسانه انتقال
1
مقدمه
• معرفی
• کانالهای فراگیر (پخش ی)broadcast-
• شبکههای WANو زیرالیه MAC
•
مسئله تخصیص کانال
.1تخصیص ایستای کانال در شبکه های LANو MAN
.2تخصیص پویای کانال در شبکه های LANو MAN
2
تخصیص ایستای کانال
FDM: Frequency Division Multiplexing • روش
TDM: Time D. M. • روش
3
تخصیص پویای کانال (مفروضات)
.1
.2
.3
.4
.4
.5
.5
4
مدل ایستگاه :وجود Nایستگاه مستقل
فرض کانال منفرد :کانال اشتراکی
فرض تصادم
الف :مدل زمان پیوسته :ارسال فریمها در هر لحظه از زمان
ب :مدل زمان گسسته:تقسیم زمان به برشهای مستقل
الف :شنود سیگنال حامل :جهت تشخیص مشغول بودن کانال
ب :عدم شنود سیگنال حامل( :گرههای بیسیم خارج از محدوده
رادیویی یکدیگر)
پروتکل های دسترس ی چندگانه
• ALOHA
• پروتکلهای دسترس ی چند گانه با قابلیت شنود
سیگنال حامل ()CSMA
• پروتکلهای بدون تصادم
• پروتکلهای بارقابت محدود
• پروتکلهای دسترس ی چندگانه مبتنی بر تقسیم طول موج
• پروتکلهای بیسیم برای شبکه محلی
5
()WDMA
ALOHA
در Pure ALOHAفریم ها در زمان های کامال دلخواه ارسال می شوند
6
ALOHA
Pure ALOHA .1
• ایده ومفاهیم اصلی
• کانال بازگشت سیگنال
• سیستمهای رقابتی و احتمال تصادم در آنها
•
• زمان فریم :مدت زمان ارسال یک فریم (طول فریم تقسیم بر نرخ ارسال)
• مثال :کاربر در وضعیت تایپ یا در وضعیت انتظار
• رابطه بین ترافیک و بازده کانال
7
:Gمتوسط تولید فریم (جدید و خراب شده)
S = G × e-2G
(ادامهALOHA)3-
دوره آسیب پذیری برای فریم خاکستری
8
(ادامهALOHA)4-
بازده مفید کانال بر حسب ترافیک عرضه شده در سیستم ALOHA
9
( ALOHAادامه)
Slotted ALOHA .1
• روبرترز در سال 1972
• تقسیم زمان به برشهای گسسته
• بیشترین موفقیت این روش
•
•
•
37درصد برای خالی ماندن یک اسالت
37درصد برای ارسال موفق
26درصد برای تصادم
• مشکالت این روش
• رابطه بین ترافیک و بازده کانال
10
S = G × e-G
CSMA: Carrier Sense Multiple Access
P and NonP CSMA .1
• تعریف
• مسئله تصادم
:1-Persistant CSMAپافشاری بر ارسال
تاخیر انتشار و تاثیر در کارایی این روشها
:NonP CSMAعدم اصرار بر شنود ،عقبگرد در صورت مشغول بودن کانال
p-Persistentچیست؟ ()q= 1-p
•
•
•
•
• مقایسه راندمان این روش ها
11
CSMA
12
مقایسه بهره وری کانال(ظرفیت مفید) بر حسب بار برای پروتکل های گوناگون
دسترس ی تصادفی به کانال
CSMA/CD: Collision Detection
.1پروتکل CSMAبا تشخیص تصادم
• مفاهیم اصلی
• اترنت و CSMA/CD
• مدل سه مرحلهای این پروتکل
.1چندین مرحله متناوب رقابت
.2بازه های ارسال
ی
.3بازه های بیکار
• حداقل مدت زمان الزم برای تشخیص وقوع تصادم؟
13
CSMA
(ادامه)
CSMA/CDمی تواند در یکی از سه وضعیت»:رقابت«»،ارسال« یا
»بیکار« قرار داشته باشد
14
پروتکل های بدون تصادم
.1پروتکل مبتنی بر نشانههای بیتی
•
•
•
•
15
ساختار و نحوه عملکرد
پروتکلهای رزروسازی
کارایی در بار پایین ) ،d/(N+dدر بار باال )d/(d+1
تاخیر ارسال یک فریم آماده ارسالN(d+1)/2 :
:Nتعداد ایستگاهها
:dاندازه فریم
پروتکل های بدون تصادم
.2روش شمارش دودوئی معکوس
•
•
•
هر گره دارای یک آدرس دودویی با طول ثابت است
اولین بار در سیستم Datakit
قاعده داوری
•
کارائی کانال
•
توسط مارک و وارد
–
–
16
) d/(d + log2N
استفاده از واسطهای موازی به جای واسط سری
کاهش اولویت گره برنده (برای رقابت بعدی)
پروتکل های بدون تصادم
17
(ادامه)2-
پروتکل شمارش دودویی معکوس .خط تیره عالمت سکوت ایستگاه است.
پروتکل های بارقابت محدود
بررس ی استراتژیهای بنیادی
•
(دو معیار مهم)
.1میزان تاخیر در بار پایین (روشهای مبتنی بر رقابت ارجحترند)
.2کارائی و بهره کانال در بار باال (عملکرد بهتر روشهای بدون تصادم)
ترکیب روشهای رقابت و تصادم با روشهای بدون تصادم
پروتکلهای متقارن (احتمال یکسان در اختیارگیری کانال) و نامتقارن
چگونگی تقسیم ایستگاهها به برشهای زمانی مستقل
بررس ی حاالت خاص
•
•
•
•
18
پروتکل های بارقابت محدود
(متقار ن)
• :kتعداد ایستگاهها :pاحتمال ارسال
= k.p.(1-p)k-1احتمال در اختیار گرفتن کانال توسط یک گره
• Pبهینه برابر است با 1/k
] = [(k – 1)/k]k-1موفقیت در ارسال با باالترین احتمال[Pr
19
پروتکل های بارقابت محدود
(متقار ن)
ن
منحنی احتمال موفقیت در تصرف کانال برای یک کانال متقار
20
پروتکل های بارقابت محدود
(ادامه)
سطح 0
• پروتکل پیمایش وفقی درخت
سطح1
–
–
–
–
شیوه کار الگوریتم
درخت دودویی شبکه و برگ ها آن
پیمایش عمقی
هر چه بار سنگین تر جستجو از سطوح پایین تر
– شماره سطح بهینه برای جستجو از فرمول زیر
i = log2 q
21
:qتعداد ایستگاههای آماده به کار (توزیع یکنواخت در گرهها)
WDMA
•
•
ساختاریک شبکه محلی کامال نوری
انتساب کانال ها
.1کانال با پهنای باند باریک جهت کنترل
.2کانال با پهنای باند وسیع برای ارسال فریم
•
•
سیگنال ساعت و عمل سنکرون سراسری
رده های متفاوت ترافیک
.1اتصال گرا با نرخ ثابت (ارسال تصاویر ویدئویی)
.2اتصال گرا با نرخ متغیر (انتقال فایل)
.3دیتاگرام (ارسال بسته های )Datagram
22
WDMA
23
(ادامه)
دسترس ی چندگانه مبتنی بر تقسیم طول موج
WDMA
•
هر ایستگاه دارای دو فرستنده و دو گیرنده
.1
.2
.3
.4
•
•
24
(ادامه)
یک گیرنده با طول موج ثابت (گوش دادن به کانال کنترلی خود)
یک فرستنده با طول موج متغیر (ارسال به کانال کنترلی دیگران)
یک فرستنده با طول موج ثابت (ارسال داده)
یک گیرنده با طول موج متغیر (دریافت داده)
وضعیت( :sجهت تعیین وضعیت پر/خالی بودن برهههای کانال کنترلی)
برش گزارش
گونه های متفاوت این پروتکل
پروتکل های بی سیم برای شبکه محلی
•
•
تعاریف و ضرورت ها
معماری و ساختار
.1ایستگاه های ثابت
.2مکانیزم دستیابی
.3کامپیوترهای متحرک
•
25
مشکالت روش CSMA
•
مشکل ایستگاه پنهان
•
مشکل ایستگاه آشکار
پروتکل های بی سیم برای شبکه محلی
(ادامه)
یک شبکه محلی بیسیم ( A )aدر حال ارسال ( B )bدر حال ارسال
26
ایستگاه مخفی /آشکار
27
( )aمشکل ایستگاه مخفی ( )bمشکل ایستگاه آشکار
پروتکل های بی سیم برای شبکه محلی
MACA
•
•
•
•
پروتکل دسترس ی چندگانه با اجتناب از تصادم
طرز کار و معماری پروتکل
حل مشکالت اساس ی روش CSMA
فریم های اساس ی RTSو CTS
MACAW
28
•
•
•
•
•
بهبود MACAبه منظور افزایش کارایی
فریم کلیدی Ack
گوش کردن به حاملها برای اجتناب از برخورد RTSها
ارسال یک RTSبرای یک استریم (به جای یک فریم)
مکانیزم های کنترل ازدحام
(ادامه)
پروتکل های بی سیم برای شبکه محلی
(ادامه)2-
پروتکل A )a( MACAدرحال ارسال یک فریم RTSبه ( Bالف) Bدرحال ارسال
29فریم پاسخ CTSبه A
اترنت
• کابل کش ی اترنت 10base
–
–
–
–
•
•
•
•
30
کدینگ منچستر
پروتکل زیر الیه MACدر اترنت
الگوریتم عقب گردنمایی
کارائی (بازده) اترنت
اترنت مبتنی برسوئیچ
اترنت سریع
اترنت گیگابایت
:IEEE 802.2کنترل منطقی لینک()LLC
انواع کابل کش ی اترنت 10Base
رایجترین انواع کابل کش ی
31
انواع اترنت 10Base
سه روش کابل کش ی اترنت (10Base2)b( 10Base5)a
32
(10Base-T)c
توپولوژی
توپولوژی های مختلف کابل ( )aخطی ( )bستون فقرات ( )cدرختی
)d33چندبخش
(
ی.
کدگذاری اترنت
( )aکدینگ باینری معمولی ( )bکدینگ منچستر ( )cکدینگ منچستر تفاضلی
34
ساختار فریم اترنت
Preamble: 1010101010101010….
SOF:Start Of Frame: 10101011
آدرس 46( MACبیت)
قالب فریم ( )aاترنت )b( DIXاترنت IEEE 802.3
35
زمان کشف تصادم
کشف تصادم می تواند تا زمان 2τطول بکشد
36
الگوریتم عقبگرد نمایی
در اترنت: 10base
•اندازه یک برش زمانی 2τ :تقریبا برابر 64بایت= 512بیت = 51/2میکرو ثانیه
•در تصادم پیاپی iام :عدد تصادفی تولید شده بین 0و 2i-1
•حداکثر iبرابر 10
•حداکثر تکرار ارسال برابر 16
37
منحنی کارایی اترنت
38
منحنی کارائی کانال در اترنت 10 Mbpsبا فرض برش های رقابت 512بیتی
اترنت مبتنی بر سوئیچ
39
مثالی ساده از اترنت مبتنی بر سوئیچ
اترنت 100Base
جمع آوری کمیته 802.3در ،IEEEارائه دو پیشنهاد:
• حفظ نام اترنت به خاطر مسائل تجاری ،و افزایش سرعت – اترنت سریع ()802.3u
•کاهش زمان یک بیت از 100به 10نانوثانیه ،توسط کاهش طول کانال
• ایجاد 802.12با همکاری HP
پیکره بندی خودکار سوئیچ
40
اترنت گیگا بیت 802.3z
( )aاترنت گیگابیت با دوایستگاه )b( .اترنت گیگابیت با چند ایستگاه
41
انواع اترنت گیگا بیت
اترنت 10گیگابیت ..................... 802.3ae
42
اترنت
(ادامه)13-
( )aموقعیت LLCدر پشته پروتکی ( )bقالب های پروتکل
43
شبکه های محلی بی سیم
• پشته پروتکلی 802.11
• الیه فیزیکی در 802.11
• پروتکل زیر الیه MACدر 802.11
• ساختار فریم 802.11
• خدمات
44
شبکه های محلی بی سیم
45
بخش ی از پشته پروتکلی 802.11
(ادامه)
شبکه های محلی بی سیم
(ادامه)3-
کاربرد کانال مجازی در روش CSMA/CA
46
شبکه های محلی بی سیم
ارسال انفجاری چند قطعه
47
(ادامه)4-
شبکه های محلی بی سیم
48
(ادامه)5-
فاصله زمانی بین فریم ها در 802.11
شبکه های محلی بی سیم
فریم های داده در 802.11
49
(ادامه)6-
بی سیم با باند گسترده
• مقایسه 802.11با 802.16
• پشته پروتکلی 802.16
• الیه فیزیکی در 802.16
• پروتکل زیر الیه MACدر 802.16
• ساختار فریم در 802.16
50
بی سیم با باند گسترده
پشته پروتکلی 802.16
51
(ادامه)
بی سیم با باند گسترده
52
محیط انتقال در 802.16
(ادامه)2-
بی سیم با باند گسترده
(ادامه)3-
فریم ها وبرش های زمانی در روش TDD
53
بی سیم با باند گسترده
( )aقالب عمومی فریم.
54
(ادامه)4-
( )bفریم تقاضای پهنای باند.
بلوتوث
•
•
•
•
•
•
•
•
55
تاریخچه
معماری بلوتوث
کاربردهای بلوتوث
پشته پروتکلی بلوتوث
الیه رادیویی در بلوتوث
الیه باند پایه در بلوتوث
الیه L2CAPدر بلوتوث
ساختار فریم در بلوتوث
بلوتوث
(ادامه)
دو پیکونت می توانند با اتصال بهم یک اسکاترنت تشکیل بدهند.
56
بلوتوث
57
(ادامه)2-
پروفایل های بلوتوث
بلوتوث
(ادامه)3-
نسخه 802.15از معماری پروتکل بلوتوث
58
بلوتوث
(ادامه)4-
قالب کلی فریم داده در بلوتوث
59
هدایت در سطح الیه پیوند داده ها
•
•
•
•
•
•
•
60
مفاهیم اولیه
پل هایی از 802.xبه 802.y
بهم بندی شبکه ها به صورت محلی
پل هایی مبتنی بر درخت پوشا
پل های راه دو ر
تکرارکننده ،هاب ،پل ،سوئیچ ،مسیریاب و دروازه
شبکه های محلی مجازی
هدایت در سطح الیه پیوند داده ها
61
(ادامه)
چندید LANاز طریق یک ستون فقرات بهم متصل شده اند تا ظرفیت کل
حمل بار آن از ظرفیت یک LANواحد بیشتر باشد.
هدایت در سطح الیه پیوند داده ها
62
عملکرد یک پل از شبکه 802.11به 802.3
(ادامه)2-
هدایت در سطح الیه پیوند داده ها
63
(ادامه)3-
انواع قالب فریم های ( IEEEطول هر فریم در شکل ،مقیاس اندازه واقعی آن نیست).
هدایت در سطح الیه پیوند داده ها
(ادامه)4-
یک پیکربندی از شبکه های متصل بهم با چهار شبکه محلی و دو پل
64
هدایت در سطح الیه پیوند داده ها
65
دو پل شفاف (نامرئی) موازی
(ادامه)5-
هدایت در سطح الیه پیوند داده ها
66
(ادامه)6-
( )aچند شبکه LANبهم متصل ( )bیک درخت پوشا که تمام شبکه های
LANرا در بر می گیرد.
هدایت در سطح الیه پیوند داده ها
(ادامه)7-
برای اتصال شبکه های محلی راه دور می توان از پل های راه دور بهره گرفت.
67
هدایت در سطح الیه پیوند داده ها
(ادامه)8-
( )aجایگاه هر ابزار درپشته پروتکلی ( )bفریم ها ،بسته ها و سرآیندها
68
هدایت در سطح الیه پیوند داده ها
( )aیک هاب ( )bیک پل ( )cیک سوئیچ
69
(ادامه)9-
هدایت در سطح الیه پیوند داده ها
70
(ادامه)10-
یک ساختمان با سیم کش ی مرکزی با بهره گیری از هاب وسوئیچ
هدایت در سطح الیه پیوند داده ها
(ادامه)11-
( )aچهار LANفیزیکی با استفاده از دوپل ،دو VLANخاکستری و سفید تشکیل داده
71اند ( )bهمان پانزده ماشین بکمک دو سوئیچ ،دو VLANتشکیل داده اند.
هدایت در سطح الیه پیوند داده ها
72
(ادامه)12-
گذر از اترنت قدیمی به اترنت سازگار با .VLANنمادهای خاکستری با VLAN
سازگارند؛ نمادهای بی رنگ سازگار نیستند.
هدایت در سطح الیه پیوند داده ها
قالب فریم قدیمی اترنت 802.3و فریم 802.1Q
73
(ادامه)13-
خالصه فصل
روش ها و
سیستم های
تخصیص یک
کانال مشترک
74
پایان
75