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P‐Persistent‐CSMABeispiel:

Höre in den Kanal

Start

1 2 3

Kanal frei?

nein Warte einenZeit Slotfrei?

Senden?

ja

Zeit‐Slot

Warte einen Zeit‐l d d

nein(mit WK p) Slot und dann

höre in den Kanal

nein

ja

Kanal frei?

Sende Paketja

nein

Kollision?ja Warte zufällige

Zeit

nein

Grundlagen der Rechnernetze ‐Medienzugriffskontrolle 40Ende

nein

SS 2012

Quiz: Feststellen einer Kollision?Beispiel:

1 2 3

Grundlagen der Rechnernetze ‐Medienzugriffskontrolle 41SS 2012

Durchsatz versus angebotene LastWir analysieren nur den einfachsten Fall: Nonpersistent‐CSMA

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

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

W i t d D h t S üb di b t L t G?Was ist der Durchsatz S über die angebotene Last G?

Betrachte die Zufallsgrößen: S Das IdealBetrachte die Zufallsgrößen:• B = Länge einer „Busy‐Periode“• I = Länge einer „Idle‐Periode“

S1

Das Ideal

Grundlagen der Rechnernetze ‐Medienzugriffskontrolle 42

• C = Länge eines „Busy‐Idle‐Zyklus“ 1 G

SS 2012

Tafelbild


Durchsatz von ALOHA und CSMA

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

SS 2012

CSMA mit Kollisionsdetektion: CSMA/CDBeispiel:

Start1 2 3

1‐PersistentP‐PersistentP PersistentNonpersistent

Starte Paketübertragung

Kollisionderweil?

ja Stoppe Paketübertragung

Ende

nein


Binary‐Exponential‐Backoff

Setze maximale Anzahl Slots N auf 2

Start

LetztesNächstes Frame

Contention‐Periode

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

Slots N auf 2 FrameNächstes Frame

{ , , }Übertragung zum Slot k

neinKollision?

nein

ja

Setze N auf 2*N,wenn N<1024

Mehr als 16 Versuche?

Bemerkung: dies sind die Parameter aus Ethernet.Die Länge eines Zeitslotsja

nein

Die Länge eines Zeitslots wird auf 2*Maximum‐Propagation‐Delay

Teile höherer Schicht mit, dass Paket nicht ausstellbar

ja


Propagation Delay festgelegt.Ende

SS 2012

Quiz: warum 2*Propagation‐Delay?

1 2…Maximales Propagation‐Delay sei

1 2

Wie weit können Startzeitpunkte von zwei kollidierenden Nachrichten auseinander liegen?

Wie lange dauert es maximal bis alle die Kollision erkannt haben?

Also ist ab dem erstem Slot der Kanal einem Knoten sicher i D k k i K lli i h t ttfi d


zugewiesen. Dann kann keine Kollision mehr stattfinden.

SS 2012

CD erfordert MindestpaketlängeBetrachte ein sehr kurzes Paket und etwas längeres Paket:

Sender 1Sender 1

Empfänger 1

Also: Paket sollte groß genug sein, damit Sender die Kollision

Sender 2

g g g ,erkennen kann. Es sei p der maximale Propagation‐Delay und d die Datenrate. Welche Größe g sollte das Paket mindestens haben?

SS 2012 Grundlagen der Rechnernetze ‐Medienzugriffskontrolle 48

Multiple‐Access‐Protokollell f d d k llKollisionsfreie und Limited‐Contention Protokolle


Bit‐Map‐Protokoll• Wechsel zwischen Contention‐ und Frame‐Übertragungsphasen• Es gibt eine feste Anzahl N von Knoten• Jeder knoten hat eine eindeutige Nummer zwischen 0 und N 1• Jeder knoten hat eine eindeutige Nummer zwischen 0 und N‐1

Was ist Kanaleffizienz (Nutz‐Bits über insgesamt gesendete Bits)?Was ist Kanaleffizienz (Nutz Bits über insgesamt gesendete Bits)? N=Anzahl Slots; jeder Slot ein Bit; d=Anzahl Daten‐BitsBei geringer Last:

Bei hoher Last:

Grundlagen der Rechnernetze ‐Medienzugriffskontrolle 50Bildquelle: Andrew S. Tanenbaum, Computer Networks, 4th Edition, 2003

SS 2012

Binary‐CountdownBinary‐Countdown am Beispiel Was ist Kanaleffizienz (Nutz‐

Bits über insgesamt gesendete Bits)?

Bei geringer Last:Bei geringer Last:

Bei hoher Last:

Wenn die Bits am Anfang als Adresse des Absenders Teil derAdresse des Absenders Teil der Nachricht sind:


SS 2012

Wie erreicht man Fairness bei Binary‐Countdown?P bl K t it öß Ad t d b tProblem: Knoten mit größeren Adresswerten werden bevorzugt.

Idee: Binary‐Countdown nach PrioritätswertenIdee: Binary Countdown nach Prioritätswerten.

Beispiel:Knotenadressen: C H D A G B E FPrioritäten: 7 6 5 4 3 2 1 0

Wenn D erfolgreich gesendet hat, ändern sich Prioritäten wie folgtKnotenadressen: C H D A G B E FKnotenadressen: C H D A G B E FPrioritäten: 7 6 5 4 3 2 1 0


Limited‐Contention‐ProtokolleP t k ll it C t ti ( B ALOHA CSMA)Protokolle mit Contention (z.B. ALOHA, CSMA)• Geringe Latenz bei geringer Last aber• schlechte Kanaleffizienz bei hoher Lastschlechte Kanaleffizienz bei hoher Last

Kollisionsfreie Protokolle (z.B. Binary Countdown)• Hohe Latenz bei geringer Last aber• gute Kanaleffizienz bei hoher Last

Warum nicht ein Protokoll welches sich• bei geringer Last wie ein Protokoll mit Contentionbei geringer Last wie ein Protokoll mit Contention• und bei Hoher Last wie ein kollisionsfreies Protokoll verhält?

Zunächst: Was ist der Einfluss der Anzahl k Stationen auf die Performance bei Protokollen mit Contention?


Erfolgswahrscheinlichkeit einer Übertragung

• Also: die Performance degradiert auch schon bei wenigen übertragenden Knoten recht schnell.g

• Idee: Versuche alle Teilnehmer in kleine Gruppe einzuteilen.• Jede Gruppe kommt mal dran.


• Contention findet nur innerhalb der Gruppe statt.Bildquelle: Andrew S. Tanenbaum, Computer Networks, 4th Edition, 2003

SS 2012

Adaptive‐Tree‐Walk‐Protokoll


SS 2012

Adaptive‐Tree‐Walk‐ProtokollLevel 0

Level 1

Level 2Level 2


SS 2012

Tafelbild


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