Verbesserung Slotted‐ALOHA

Grundlagen der Rechnernetze ‐Medienzugriffskontrolle 31

Starte Übertragung wann immer ein Datenpaket vorliegtBeginne die Übertragung jedoch nur zu Beginn von festen Zeit‐Slots

Zeit

Zeit‐Slot

Paketankunft Paketübertragung

SS 2012

Performance von Slotted‐ALOHA

Grundlagen der Rechnernetze ‐Medienzugriffskontrolle 32

Gleiche Annahmen für die Analyse:• Dauer einer Paketübertragung sei konstant t.• Sehr große Benutzerpopulation• Gesamtpopulation erzeugt Pakete Poisson‐Verteilt mit einer 

mittleren Paketrate von G Paketen pro Paketübertragungszeit t• (G beinhaltet neue Pakete und die Pakete die nochmal 

übertragen werden müssen)

Was ist der Durchsatz S an Paketen pro Paketübertragungszeit?

SS 2012

Tafelbild

Grundlagen der Rechnernetze ‐Medienzugriffskontrolle 33SS 2012

Vergleich zwischen ALOHA und Slotted‐ALOHA

Grundlagen der Rechnernetze ‐Medienzugriffskontrolle 34Bildquelle: Andrew S. Tanenbaum, Computer Networks, 4th Edition, 2003

1 G

S1

Das Ideal

SS 2012

Multiple‐Access‐ProtokolleCarrier‐Sense‐Multiple‐Access (CSMA)

Grundlagen der Rechnernetze ‐Medienzugriffskontrolle 35SS 2012

Carrier‐Sensing

• Diese Vorgehensweise nennt man Carrier‐Sense‐Multiple‐Access (CSMA)

• Frage: Kann man nach hören in den Kanal immer sicher sein, dass der Kanal frei ist?

• Frage: Was ist mit der Nachricht zu tun, wenn der Kanal nicht frei ist? Wann kann die Nachricht übertragen werden?

Grundlagen der Rechnernetze ‐Medienzugriffskontrolle 36

Höre in den Kanal

Kanal frei? ???

Start

Sende Paket

Ende

ja

nein

SS 2012

CSMA und Propagation‐Delay

Grundlagen der Rechnernetze ‐Medienzugriffskontrolle 37

Beispiel:21

Propagation‐Delay 

SS 2012

Beispiel:

1‐Persistent‐CSMA

Grundlagen der Rechnernetze ‐Medienzugriffskontrolle 38

Höre in den Kanal

Kanal frei?

Warte solange bis Kanal frei wird

Start

Sende Paket

Ende

Kollision?

ja

nein

nein

Warte zufällige Zeit

ja

1 2 3

SS 2012

Beispiel:

Nonpersistent‐CSMA

Grundlagen der Rechnernetze ‐Medienzugriffskontrolle 39

Höre in den Kanal

Kanal frei?

Start

Sende Paket

Ende

Kollision?

ja

nein

nein

Warte zufällige Zeit

ja

1 2 3

SS 2012

Beispiel:

P‐Persistent‐CSMA

Grundlagen der Rechnernetze ‐Medienzugriffskontrolle 40

Höre in den Kanal

Kanal frei?

Start

Ende

Senden?(mit WK p)

ja

nein Warte einenZeit‐Slot

1 2 3

Warte einen Zeit‐Slot und dann 

höre in den Kanal

Kanal frei?

nein

ja

Sende Paket

Kollision?

nein

ja Warte zufällige Zeit

ja

nein

SS 2012

Feststellen einer Kollision am Sender?

Grundlagen der Rechnernetze ‐Medienzugriffskontrolle 41

Beispiel:1 2

SS 2012

3

Durchsatz versus angebotene Last

Grundlagen der Rechnernetze ‐Medienzugriffskontrolle 42

Wir analysieren nur den einfachsten Fall: Nonpersistent‐CSMA

Annahmen:• Gesamtrate an Nachrichten (d.h. neue und reübertragene) sei G• Ankunftsrate der Nachrichten sei Poisson‐Verteilt

(das ist eine vereinfachende Annahme)• Propagation‐Delay sei a Zeiteinheiten• Eine Paketübertragung dauert 1 Zeiteinheit

Was ist der Durchsatz S über der angebotenen Last G?

Betrachte die Zufallsgrößen:• B = Länge einer „Busy‐Periode“• I = Länge einer „Idle‐Periode“• C = Länge eines „Busy‐Idle‐Zyklus“ 1 G

S1

Das Ideal

SS 2012

Tafelbild

Grundlagen der Rechnernetze ‐Medienzugriffskontrolle 43SS 2012

Durchsatz von ALOHA und CSMA

Grundlagen der Rechnernetze - Medienzugriffskontrolle 44Bildquelle: Andrew S. Tanenbaum, Computer Networks, 4th Edition, 2003

SS 2012

Beispiel:

CSMA mit Kollisionsdetektion: CSMA/CD

Grundlagen der Rechnernetze ‐Medienzugriffskontrolle 45

Start

Starte Paketübertragung

Ende

Kollisionderweil?

nein

ja

1 2 3

Stoppe Paketübertragung

1‐PersistentP‐PersistentNonpersistent

SS 2012

Binary‐Exponential‐Backoff

Grundlagen der Rechnernetze ‐Medienzugriffskontrolle 46

Wähle einen zufälligen Zeit‐Slot k in {0,...,N‐1} und starte Übertragung zum Slot k

Setze N auf 2*N

Kollision?

Mehr als 16 Versuche?

Bemerkung: dies sind die Parameter aus Ethernet.Die Länge eines Zeitslots wird auf 2*Maximum‐Propagation‐Delay festgelegt.

Setze maximale Anzahl Slots N auf 2

Ende

Teile höherer Schicht mit, dass Paket nicht ausstellbar

Start

nein

ja

ja

nein

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Contention‐Periode

SS 2012