Đang tải... (xem toàn văn)
C¸c gia thøc ®a th©m nhËp TS Nguyễn Phạm Anh Dũng 39 Chương 2 CÁC GIAO THỨC ĐA TRUY NHÂP 2 1 GIỚI THIỆU CHUNG 2 1 1 Các chủ đề được trình bầy trong chương Yêu cầu và phân loại các giao thức đa truy[.]
TS Nguyễn Phạm Anh Dũng Chương CÁC GIAO THỨC ĐA TRUY NHÂP 2.1 GIỚI THIỆU CHUNG 2.1.1 Các chủ đề trình bầy chương Yêu cầu phân loại giao thức đa truy nhập Các giao thức không va chạm Các giao thức va chạm Các giao thức đa truy nhập CDMA 2.1.2 Hướng dẫn Học kỹ tư liệu trình bầy chương Tham khảo thêm [2] Trả lời câu hỏi tập cuối chương 2.1.3 Mục đích chương Hiểu tổng quan các giao thức đa truy nhập áp dụng thông tin di động thông tin vô tuyến Hiểu cách chia sẻ hiệu tài nguyên vô tuyến hẹ thống thông tin di động vô tuyến sử dụng giao thức đa truy nhập 2.2 MỞ ĐẦU Khi nhiều người sử dụng đồng thời truy nhập vào tài nguyên vô tuyến, cần có giao thức đa truy nhập để tránh xung đột giưã người sử dụng tranh chấp tài ngun vơ tuyến Tất nhiên tránh xung đột cách chia sẻ cho người sử dụng tài nguyên vô tuyến cố định, phương pháp dẫn đến lãng phí tài ngun vơ tuyến Các giao thức đa truy nhập khảo sát chương giao thức sử dụng hệ thống thông tin, tài ngun chia sẻ kênh thơng tin Ở thông tin vô tuyến điều cần thiết khan tài ngun vơ tuyến 39 TS Nguyễn Phạm Anh Dũng 2.3 YÊU CẦU ĐỐI VỚI GIAO THỨC ĐA TRUY NHẬP Việc thiết kế giao thức đa truy nhập thường thực cho mục đích đặc thù (mơi trường) u cầu thiết kế phải chủ yếu xác định từ mục tiêu thiết kế Dưới số yêu cầu giao thức đa truy nhập Nhiệm vụ trước tiên giao thức đa truy nhập chia sẻ kênh truyền dẫn chung người sử dụng hệ thống Để làm điều ngừơi sử dụng yêu cầu kênh cần theo quy tắc quy định, giao thức phải thực điều khiển việc phân bổ dung lượng kênh cho người sử dụng Giao thức phải thực việc phân bổ mơi trường truyền dẫn cách có hiệu Tính hiệu thường đánh giá thông lượng trễ truyền dẫn Phân bổ phải thực công cho người sử dụng khác nhau, nghĩa khơng phụ thuộc vào tính chất người sử dụng, ngừơi sử dụng phải nhận lưu lượng (tính trung bình) phân bổ cở sở quy định mạng Giao thức phải linh hoạt phép kiểu lưu lượng khác (chẳng hạn thoại số liệu) Giao thức phải ổn định Nghĩa hệ thống cân bằng, tăng tải phải đưa hệ thống vào trạng thái cân Giao thức phải bền vững cố thiết bị thay đổi điều kiện Nếu người sử dụng khai thác khơng đúng, khai thác sai phải ảnh hưởng đến người sử dụng cịn lại hệ thống Ở mơi trường vô tuyến giao thức phải xử lý vấn đề: Vấn đề thiết bị bị che khuất chẳng hạn hai đầu cuối nằm tầm phủ (che khuất) với đồ núi, nhà hay vật chắn Vấn đề gần-xa (truyền dẫn người sử dụng xa bị suy hao đến trễ truyền đẫn người gần) Ảnh hưởng phađinh che tối kênh vô tuyến Ảnh hửơng nhiễu đồng kênh hệ thống vô tuyến tổ ong gây việc sử dụng băng tần ô khác 2.4 PHÂN LOẠI CÁC GIAO THỨC ĐA TRUY NHẬP Cùng với giao thức ALOHA xuất vào năm 1970 có nhiều giao thức đa truy nhập nghiên cứu phát triển Hình 2.1 phân loại giao thức vào ba nhóm chính: giao thức không va chạm, giao thức va chạm giao thức CDMA 40 TS Nguyễn Phạm Anh Dng Các giao thức đa truy nhập Va chạm (Truy nhập ngẫu nhiên) Không va chạm (lập biểu) ấn định cố định FDMA TDMA ấn định theo yêu cầu Dò hỏi chuyển thẻ CDMA ấn định ngẫu nhiên lặp ALOHA s-ALOHA ấn định ngẫu nhiên với dành trớc ẩn tàng Têng minh Hình 2.1 Phân loại giao thức đa truy nhập Các giao thức không va chạm (hay lập biểu) tránh tượng hai hay nhiều người đồng thời truy nhập kênh cách lập biểu Điều thực theo hai cách: phân bổ cố định cho ngừơi sử dụng phần dung lượng truyền dẫn, phân bổ theo yêu cầu (lập biểu thực người sử dụng có thông tin cần phát) Đối với giao thức va chạm (hay truy nhập ngẫu nhiên), ngừơi sử dụng đảm bảo truyền dẫn không xẩy va chạm ngừơi sử dụng khác phát (đang truy nhập kênh) Vì giao thức cần phải phân giải xung đột chúng xẩy Các giao thức CDMA không không thuộc giao thức không va chạm giao thức va chạm CDMA nằm giưã hai giao thức Theo nguyên lý giao thức khơng va chạm CDMA nhiều người sử dụng phép phát đồng thời Tuy nhiên số ngừơi sử dụng phát đồng thời vượt q ngưỡng xẩy va chạm Có thể chia tiếp giao thức va chạm vào giao thức ngẫu nhiên phát lặp giao thức ngẫu nhiên dành trước Ở giao thức thứ hai lần phát đầu ngừơi sử dụng sử dụng phương pháp truy nhập ngẫu nhiên để truy nhập kênh Tuy nhiên sau truy nhập vào kênh, truyền dẫn người sử dụng lập biểu người phát song Tồn hai kiểu dành trước: ẩn tàng tường minh Các giao thức dành trước tường minh sử dụng gói dành trước để yêu cầu phát thời điểm lập biểu Các giao thức dành trước ẩn tàng thiết kế không sử dụng gói dành trước 2.5 CÁC GIAO THỨC ĐA TRUY NHẬP KHÔNG VA CHẠM (THEO LẬP BIỂU) Các giao thức đa truy nhập không va chạm cho phép tránh tình trạng nhiều người sử dụng đồng thời truy nhập kênh lập biểu truyền dẫn 41 TS Nguyễn Phạm Anh Dũng cho tất người sử dụng Vì tất các người sử dụng phát trật tự theo lập biểu nên phát thành cơng Lập biểu có hai dạng: Lập biểu ấn định cố định Với kiểu lập biểu ngừơi sử dụng phân bổ phần dung lượng kênh cố định độc lập với tích cực người Việc phân chia thực theo tần số thời gian Việc phân chia theo thời gian dẫn đến giao thức TDMA thời gian truyền dẫn chia thành khung ngừơi sử dụng ấn định phần cố định khung không chồng lấn lên phần khung người sử dụng khác Phân chia tần số dẫn đến giao thức FDMA độ rộng băng tần kênh chia thành băng tần số cách biệt người sử dụng ấn định băng cố định Lập biểu ấn định theo yêu cầu Một ngừơi sử dụng phép phát người tích cực (có thơng tin cần phát) Như ngừơi sử dụng tích cực (hay sẵn sàng) phát cách trật tự theo lập biểu Ở lập biểu ấn định theo yêu cầu ta phân biệt điều khiển tập trung điều khiển phân bố Với lập điều khiển tập trung có thực thể lập biểu cho truyền dẫn Với lập điều khiển phân bố tất người sử dụng tham gia vào trình lập biểu giao thức giao thức chuyển thẻ (Token- Passing) 2.5.1 Ấn định cố định Với giao thức đa truy nhập ấn định cố định dung lượng kênh phân chia cố định cho người sử dụng: người sử dụng ấn định phần dung lượng kênh dù người có phát hay khơng Ấn định thực thời gian tần số dẫn đến giao thức TDMA FDMA Giao thức đa truy nhập phân chia theo thời gian (TDMA) Ở giao thức TDMA sở, trục thời gian (phát) chia thành khung có độ dài khung lại chia thành số khe thời gian Tất khe thời gian có độ rộng Mỗi khe thời gian khung ấn định cho người sử dụng việc ấn định trì tất khung Điều có nghĩa người sử dụng phát khe định tất khung Trong thời gian khe người sử dụng có quyền sử dụng tồn độ rộng băng tần phân bổ Hình 2.2 cho thấy việc ấn định khung sở có bốn khe thời gian khung Ng-êi sư dơng Ng-êi sư dơng Khung Ng-êi sư dơng Ng-êi sư Ng-êi sư dơng dơng Ng-êi sư dơng Ng-êi sư dơng Ng-êi sư dơng Ng-êi sư dơng Khung Hình 2.2 Cấu trúc khung khe thời gian TDMA sở Vùng tơ đậm hình khoảng thời gian bảo vệ khe, người sử dụng không phát khoảng thời gian Các khoảng bảo vệ cần thiết để 42 TS Nguyễn Phạm Anh Dũng tránh việc phát chồng lấn người sử dụng khác trễ truyền dẫn khác Với giao thức TDMA sở người sử dụng phân bổ dung lượng: khe thời gian khung Như khối lượng lưu lượng phát khe phải đủ để mang lưu lượng người sử dụng có khả tạo lưu lượng lớn Nhưng điều có nghĩa ngừơi sử dụng tạo lưu lượng nhiều lãng phí dung lượng.Vì giao thức TDMA tổng quát nghiên cứu phép phân bổ nhiều khe thời gian khung cho người sử dụng cho phép tạo khe thời gian có độ dài khác khung Tuy nhiên lãng phí dung lượng người sử dụng khơng có thơng tin cần phát khe thời gian phân bổ Mặc dù lãng phí dung lượng, TDMA sử dụng phổ biến tính chất đơn giản Trở ngại gập phải TDMA cần phải đạt đồng cần thiết cho tất ngừơi sử dụng để ngừơi sử dụng biết phát Đa truy nhập phân chia theo tần số (FDMA) Với FDMA độ rộng băng tần kênh thông tin chia thành băng tần số với khoảng băng bảo vệ băng để đạt phân cách tần số băng lân cận Mỗi người sử dụng ấn định băng tần để sử dụng riêng Như FDMA, người sử dụng sử dụng phần kênh truyền dẫn tồn thời gian FDMA có tính chất lãng phí dung lượng TDMA, ngừơi sử dụng khác khơng thể sử dụng băng tần người sử dụng sử dụng Ngồi hiệu trễ truyền lan Tuy nhiên FDMA có ưu điểm đơn giản TDMA khơng cần đồng người sử dụng 2.5.2 Ấn định theo yêu cầu Với giao thức không va chạm ấn định theo yêu cầu, có người sử dụng có thơng tin cần truyền ấn định phần dung lượng kênh Truyền dẫn ngừơi sử dụng lập biểu cách trật tự để không xẩy va chạm Khơng có dung lượng bị lãng phí cho người sử dụng khơng có thơng tin cần truyền Tuy nhiên giao thức cần số dung lượng để xác định người sử dụng yêu cầu truy nhập kênh lập biểu truyền dẫn Q trình lập biểu điều khiển thực thể trung tâm Khi ta có loại giao thức ấn định theo yêu cầu tập trung giao thức dị hỏi gọi quay vịng thí dụ xét phần Điều khiển phân bố tất người sử dụng Khi ta có loại giao thức ấn định theo yêu cầu phân bố Thí dụ giao thức giao thức bus chuyển thẻ (Token Bus) xét phần 43 TS Nguyễn Phạm Anh Dũng Dò hỏi gọi quay vịng Có lẽ giao thức dị hỏi gọi quay vịng giao thức dị hỏi thơng thường Bộ điều khiển trung tâm dò hỏi người sử dụng theo trình tự quy định trước Trong chuỗi dò hỏi, người sử dụng hỏi lần Khi người sử dụng nhận tin dị hỏi từ điều khiển trung tâm, thơng báo khơng có thơng tin cần phát phát tất tin lưu đệm Sau phát hết tin cuối cùng, người sử dụng phát tin "sẵn sàng" đến điều khiển trung tâm Khi nhận tin điều khiển trung tâm phát tin dò hỏi đến ngừơi sử dụng chuỗi dò hỏi Phần tin điều khiển giao thức dò hỏi gọi quay vòng bao gồm tin dò hỏi tin điều khiển để thơng báo người sử dụng khơng có thơng tin truyền kết thúc truyền Phần tin điều khiển tăng số người sử dụng khơng có thơng tin truyền tăng Các giao thức dò hỏi tiên tiến nghiên cứu để giảm bớt phần tin điều khiển (chẳng hạn giao thức dò hỏi Hub) Các giao thức dò hỏi khác cho phép người sử dụng có nhiều lưu lượng đựơc hỏi nhiều chuỗi dò hỏi Giao thức chuyển thẻ Một thí dụ giao thức giao thức Bus chuyển thẻ Ở giao thức số người sử dụng kết nối đến Bus Mỗi người sử dụng dành riêng địa người sử dụng Bus đặt theo chu chu trình (nhờ tạo nên xuyến logic) cách cho người biết địa người Truyền dẫn đến người sử dụng thực cách gán địa người sử dụng cho thông tin định phát Người sử dụng nhận biết địa biết thơng tin đựơc phát cho Quyền người sử dụng phát phụ thuộc vào người sử dụng có nhận phần tin điều khiển đặc biệt gọi thẻ (token) từ người đứng trước hay không Nếu người sử dụng nhận thẻ có thơng tin cần truyền, người phát thông tin Sau kết thúc, người sử dụng chuyển thẻ đến người Nếu người sử dụng khơng có để phát, người phát thẻ lập thức đến người Bây người giữ thẻ phép phát 2.6 CÁC GIAO THỨC ĐA TRUY NHẬP VA CHẠM (NGẪU NHIÊN) Với giao thức đa truy nhập va chạm, khơng có q trình lập biểu truyền dẫn Điều có nghiã người sử dụng sẵn sàng phát khơng biết xác phát mà không bị người sử dụng khác gây nhiễu Người sử dụng biết khơng biết truyền dẫn xẩy (bằng cách thăm dò kênh) Nhưng người khơng thể biết xác người sử dụng sẵn sàng khác Như số người sử dụng trạng thái sẵn sàng phát thời điểm tất truyền dẫn thất bại Sự cố truyền dẫn xẩy làm cho việc thực thành công truyền dẫn trở thành trình ngẫu nhiên Giao thức truy nhập ngẫu nhiên phải phân giải va chạm xẩy vài người sử dụng phát 44 TS Nguyễn Phạm Anh Dũng Ta chia giao thức đa truy nhập va chạm thành hai nhóm, giao thức truy nhập ngẫu nhiên lặp giao thức truy nhập ngẫu nhiên dành trước Với giao thức thứ nhất, truyền dẫn người sử dụng xẩy giống trình bầy Với truyền dẫn xảy va chạm Với giao thức thứ hai truyền dẫn thứ người sử dụng cách tránh va chạm với ngừơi sử dụng khác Tuy nhiên người sử dụng kết thúc thành công truyền dẫn thứ (khi ngừơi sử dụng truy nhập vào mạng) truyền dẫn lập biểu cách trật tự để xẩy va chạm Như sau truyền dẫn thành công, phần dung lượng kênh phân bổ cho người sử dụng người sử dụng khác kiềm chế không sử dụng dung lượng Người sử dụng dung lượng cấp phát khơng có thơng tin cần truyền 2.6.1 Các giao thức truy nhập ngẫu nhiên lặp Tại khởi đầu truyền dẫn, người sử dụng người sử dụng khác truyền hay khơng Vì va chạm xẩy hai hay nhiều người sử dụng truyền lúc Nếu ngừơi sử dụng khả phát truyền dẫn xẩy ra, va chạm xẩy ngừơi sử dụng bắt đầu truyền dẫn ngừơi sử dụng khác bận Nếu môt ngừơi sử dụng cảm nhận thấy truyền dẫn xẩy ra, hỗn lại truyên dẫn kênh rỗi Khi va chạm xẩy hai hay nhiều ngừơi sử dụng bắt đầu phát thời điểm Phần trình bầy giao thức truy nhập ngẫu nhiên lặp sau: ALOHA tuý (p-ALOHA), ALOHA chia khe (s-ALOHA), đa truy nhập cảm nhận sóng mang (CSMA; Carrier Sense Multiple Access), đa truy nhập cảm nhận cấm (Inhibit Sense Multiple Access) thuật toán ngăn xếp Với giao thức CSMA ISMA, người sử dụng thăm dò kênh trước phát (và hoãn lại cần thiết) Với giao thức khác, người sử dụng đến truyền dẫn tiến hành ALOHA tuý (p-ALOHA) Giao thức ALOHA tuý gọi theo tên hệ thống ALOHA: mạng vơ tuyến gói phát triển trường đại học Hawaii đưa vào khai thác năm 1970 Giao thức đa truy nhập sử dụng hệ thống giao thức loại gọi giao thức ALOHA Sau phương án khác giao thức ALOHA nghiên cứu giao thức gọi lại ALOHA tuý (p-ALOHA) Giao thức p-ALOHA giao thức tập trung Một số người sử dụng phát đến trạm gốc đường lên thu từ trạm gốc kênh đường xuống có băng tần khác Ngay sau người sử dụng có gói cần truyền người phát gói kênh đường lên Nếu khơng có người sử dụng khác phát, trạm gốc nhận thông tin phát gói cơng nhận kênh đường xuống Khi thu công nhận ngừơi sử dụng biết truyền dẫn thàh cơng Nếu hai hay nhiều người sử dụng phát đồng thời, va chạm xẩy Trạm gốc nhận cố thu truyền dẫn va chạm không 45 TS Nguyễn Phạm Anh Dũng phát công nhận Khi người sử dụng không nhận công nhận, cho truyền dẫn bị va chạm phải phát lại Sẽ không thực phát lại đơn giản sau khoảng thời gian cố định hai người sử dụng phát thời điểm nhận va chạm thời điểm phát lại thời điểm dẫn đến va chạm Để tránh tình trạng này, người sử dụng bị va chạm đợi khoảng thời gian ngẫu nhiên trước phát lại Hình 2.3 cho thấy hai đầu cuối phát kênh đường lên Tại t=t0 người sử dụng tạo gói phát Khởi đầu cuả gói đến trạm gốc sau khoảng thời gian trễ truyền sóng t p1 Vì khơng có truyền dẫn khác nên truyền dẫn thành công Tại t=t1 người sử dụng tạo phát gói Khởi đầu gói đến trạm gốc sau khỏang thời gian trễ truyền sóng tp2 Thơng thường tp1 tp2 khác vị trí khơng gian ngừơi sử dụng khác nhau, giả sử tp2>tp1 Truyền dẫn gói người sử dụng va chạm với gói người sử dụng Gói người sử dụng lập biểu lại dể phát lại sau khoảng thời gian ngẫu nhiên muộn tr1 gói người sử dụng lập biểu lại sau khoảng thời gian ngẫu nhiên tr2 Trong trường hợp hai gói truyền dẫn thành công Đôi giao thức p-ALOHA trình bầy khác Thay cho việc đợi cơng nhận tường minh từ trạm gốc, người sử dụng phát gói "nghe" ngóng kênh để xem có xẩy truyền dẫn khác t r2 Ng-êi sö dụng Trạm gốc Gói Truyền thành công t t0+tp1 Gãi V a ch¹m Gãi (LËp biĨu l¹i) t r1 Gãi Ng-êi sư dơng V a chạm Gói (lập biểu lại) Truyền thành công Truyền thành công t t 1+tp2 Thời gian Hình 2.3 Truyền dẫn thành cơng va chạm p-ALOHA người sử dụng phát hay không Nếu có truyền dẫn khác cần phải phát lại Phát lại trễ khoảng thời gian ngẫu nhiên Giao thức tựa ALOHA hồn tồn phân bố khơng dựa việc trạm gốc có kiểm tra việc xẩy va chạm hay khơng Giả sử q trình đến gói trình bầy phân bố Poission Giả thiết ngừơi sử dụng không tương quan mạng Giả thiết có nghĩa xác suất nhận m tin đến khoảng thời gian , P(m), xác định sau: m e P (m ) m! m 0 (2.1) tốc độ đến trung bình gói thời gian gói 46 TS Nguyễn Phạm Anh Dũng Do va chạm số tin không truyền thành công Vì ta định nghĩa trình đến kết hợp cuả gói có tốc độ phát lại tốc độ r Ta ký hiệu tổng tốc độ đến lưu lượng t, ta có t=+r q trình mơ hình hố phân bố Poisson Hoạt động truyền dẫn gói cho hình 2.4 C¸c gói thành công t Kênh Ps t r = t (1-P) Các phát lại Hỡnh 2.4 Hot động hệ thống ALOHA Một người sử dụng phát tin thành cơng chừng khơng có người sử dụng khác bắt đầu phát khoảng thời gian gói trước bắt đầu phát khoảng thời gian gói Như gói cần khoảng thời gian 2 Giả sử Ps xác suất mà gói đựơc truyền dẫn thành công Nghiã tin không va chạm với tin khác Ta tính Ps cách tìm xác suất khơng có tin khác phát khoảng thời gian 2, điều tương ứng với m=0 công thức (2.1) Coi lưu lượng phân bố Poisson, ta thay tổng lưu lượng t khoảng thời gian 2 vào (2.4) để tính tốn Ps=Pt(m=0) sau: Ps Pt (m 0) (2 t ) e 2 t e t 0! (2.2) Có thể xác định xác suất gói thành cơng tỷ số tốc độ đến với tổng tốc độ đến t: Ps t (2.3) Kết hợp (2.2) (2.3) ta được: t e 2 t (2.4) 47 TS Nguyễn Phạm Anh Dũng Định nghĩa thông lượng chuẩn hố S số gói truyền khơng thất bại thời gian gói sau: S= tổng lưu lượng số gói truyền thời gian mt gúi: G=t (2.5) (2.6) Thông l-ợng chuẩn hoá, S Phương trình (2.6) vẽ hình 2.5 Giá trj cực đại cso thể có cho thơng lượng S e/2=0,18 tương ứng với tổng lưu lượng G=0,5 Có nghĩa ALOHA tuý khoảng 18% dụng lượng khả dụng sử dụng Trong thực tế hệ thống làm việc thấp nhiều so với dung lựơng để đạt ổn định hệ thống 1,0 0,8 0,6 A LOHA chia khe 0,4 0,2 A LOHA thuÇn tuý 0,01 0,1 0,5 1,0 Tổng l-u l-ợng chuẩn hoá, G 10 Hỡnh 2.5 Thụng lượng chuẩn hoá cho hệ thống ALOHA ALOHA chia khe (s-ALOHA) p-ALOHA đơn giản có thơng lượng kênh thấp, 18% Nguyên điều mày xác suất bị ngắt truyền dẫn người sử dụng truyền dẫn khác lớn lưu lượng kênh tăng Từ hình 2.6 ta thấy người sử dụng bắt đầu phát t=t0 Coi truyền dẫn T giây, truyền dẫn người sử dụng kết thúc t=t0+T Từ hình vẽ ta thấy truyền dẫn người sử dụng khác khởi đầu thời điểm khoảng t0 trừ t0+T va chạm với người sử dụng (được đánh dấu vùng tơ đậm hình 2.6) 48 TS Nguyễn Phạm Anh Dũng DIFTS Unicast Frame chứa NAV Trạm phát SIFS ACK DIFS Chỉ thị thời gian NAV Data Trễ truy nhập môi trường Để tránh va chạm (CA: Collision Avoid) che khuất khung RTS (Request to Send: yêu cầu phát) CTS (Clear to Send: thông qua gửi) sử dụng cho gói đơn hướng: Trạm phát phát RTS (Request to Send) với thông số dành trước sau đợi khoảng thời gian DIFS Khung RTS thị thời gian cần thiết để để phát khung công nhận (ACK) Trạm thu công nhận CTS (Clear to Send) sau khoảng thời gian SIFS (nếu sẵn sàng thu) (SIFS : Short Inter Frame Spacing : phân cách ngắn giưã khung) Trạm phát gửi số liệu trạm thu công nhận ACK Hình 12 cho thấy sử dụng khung RTS CTS để tránh va chạm DIFS Trạm phát Số liệu RTS SIFS Trạm thu Các trạm khác CTS SIFS SIFS NAV (RTS) NAV (CTS) Trễ truy nhập ACK DIFS Số liệu t Tranh chấp Hình 2.12 Sử dụng khung RTS CTS để tránh va chạm Trong môi trường vơ tuyến xẩy tượng đầu cuối bị che khuất, Hình 2.13a cho thấy tượng này: A phát đến B C không thu (không cảm nhận) A C muốn phát đến B, C cảm nhận sai môi trường rỗi Xẩy chạm B, A không thu va chạm (không phát va chạm) 54 TS Nguyễn Phạm Anh Dũng Trong trường hợp A bị che khuất C A B C RTS RTS CTS A CTS B C Hình 2.13 Hiện tượng che khuất khắc phục nhờ CTS Trêb hình 2.13b ta thấy tượng che khuất kkác phục nhờ khung CTS: A C muốn phát đến B A phát RTS trước C đợi sau thu CTS từ B chờ khoảng thời gian NAV (chứa CTS) Đa truy nhập cảm nhận cấm (ISMA) Với giao thức CSMA người sử dụng phải có khả phát (cảm nhận) truyền dẫn người sử dụng khác Tuy nhiên, đặc biệt kênh vô tuyến, thực điều khó kênh dễ xẩy việc hai người sử dụng bị nhà vật chắn che khuất Để giải vấn đề giao thức đa truy nhập cảm nhận cấm ISMA (Inhibit Sense Multiple Access) hay gọi giao thức đa truy nhập tone bận BTMA (Busy Tone Multiple Access) đề suất ISMA giống CSMA khác cách thức mà người sử dụng phát việc kênh truyền dẫn người sử dụng khác sử dụng Ở CSMA việc cảm nhận thực nghe ngóng kênh mà người sử dụng thực truyền dẫn Ở ISMA có trạm gốc phát tín hiệu bận/rỗi kênh riêng để có không truyền dẫn môt số người sử dụng Kênh mà người sử dụng phát đến trạm gốc gọi kênh (Inbound), kênh mà người trạm gốc phát quảng bá đến người sử dụng gọi kênh (Outbound) Nếu truyền dẫn kết thúc, trạm gốc phát tín hiệu rỗi Khi hai người sử dụng bị che khuất lẫn nhìn thấy trạm gốc, họ có khả phát người sử dụng có truyền hay khơng Tương tự giao thức CSMA, chia giao thức ISMA thành giao thức ISMA không liên tục giao thức ISMA liên tục với xác suất p Vì giao thức ISMA không khác với CSMA, nên không phân tích sâu thêm đa thức Thuật tốn ngăn xếp Thuật toán ngăn xếp phát triển Tsybakov Thuật toán ngăn xếp sử dụng khái niệm hồi tiếp Khái niệm phát biểu hồi tiếp thêm thông tin từ máy 55 TS Nguyễn Phạm Anh Dũng thu chung đến máy phát va chạm cho phép điều phối việc truy nhập theo trình tự tốt hơn, nhờ giảm rủi va chạm lặp tăng xác suất truyền dẫn gói thành cơng Các gói bị phá huỷ va chạm chia thành hai mức ngăn xếp ảo Các gói mức truyền Các gói mức khác phải đợi đến gói (cộng gói vừa khởi tạo) truyền thành cơng Thuật tốn ngăn xếp có số thuộc tính đặc biệt như: thực đơn giản, thông lượng cao (khoảng 0,4) trễ nhỏ cường độ lưu lượng phục vụ nhỏ Một số thuật toán hồi tiếp nghiên cứu phát triển như: hồi tiếp rỗi/thành công/sự cố, hồi tiếp xung đột/không xung đột, hồi tiếp rỗi/ truyền dẫn 2.6.2 Đa truy nhập với dành trước Nếu người sử dụng có dẫy gói cần truyền, truyền gói dẫy thực theo cách giống gói truyền giao thức truy nhập ngẫu nhiên Khi truyền gói dầu tiên người sử dụng không chắn truyền thành cơng, người sử dụng khác truyền gói đầu tên cuả Vì thành cơng truyền dẫn gói trình ngẫu nhiên Sự khác biệt giao thức dành trước giao thức ngẫu nhiên tuý xẩy người sử dụng phát thành cơng gói đầu dẫy gói Khi phần cố định dung lượng kênh đựơc ấn định cho người sử dụng để truyền dẫn gói cịn lại Người sử dụng nhận dành trước Tấ người sử dụng hiểu phần kênh ấn định cho người sử dụng dành trước Vì truyền dẫn người sử dụng xẩy không va chạm lập biểu Khi người sử dụng phát hết dẫy gói, trả lại dung lượng ấn định (từ bỏ việc dành trước) để sử dụng dung lượng cho người sử dụng khác Nếu người sử dụng cần truyền hàng gói mới, gói lại va chạm truy nhập kênh Có nhiều giao thức thuộc lọai giao thức truy nhập ngẫu nhiên với dành trước Có nhiều số giao thức (có lẽ hầu hết) sử dụng s-ALOHA làm phương pháp đa truy nhập để nhận dành trước Các giao thức gọi ALOHA dành trước hay r-ALOHA Ba số giao thức xét phần Giao thức thứ tư xét phần sử dụng ALOHA chia khe cho truy nhập ngẫu nhiên có mục đích hới khác với giao thức khác, nên xét riêng Đây giao thức đa truy nhập dành trước gói (PRMA: Packet Reservarion Multiple Access) ALOHA dành trước (r-ALOHA) Vì giao thức ALOHA dành trước sử dụng giao thức ALOHA chia khe để nhận dành trước, nên kênh lọai chia khe Việc truyền dẫn bắt đầu khởi đầu cuả khe thời gian Các khe thời gian đặt vào nhóm hay khung, khung chứa số khe thời gian Người sử dụng ấn định hay nhiều khe thời gian khung Vì họ khơng phải 56 TS Nguyễn Phạm Anh Dũng tranh kênh Người sử dụng khơng có khe thời gian buộc phải tranh chấp để khe thời gian rỗi cách sử dụng giao thức ALOHA chia khe Một số phương pháp ấn định dành trước nghiên cứu Ba phương pháp Giao thức thứ Robert nghĩ người nói giao thức ALOHA dành trứơc thường người ngụ ý nói giao thức Ở giao thức Robert, trục thời gian chia thành khung Tuy nhiên việc phân chia khung vào khe thời gian lại phụ thuộc vào trạng thái hệ thống Hệ thống trạng thái dành trước trạng thái ALOHA Ở trạng thái dành trước, khung chia thành M+1 khe thời gian M khe thời gian thứ khung dành cho người sử dụng dành trước Mỗi người sử dụng dành trước ấn định hay nhiều khe thời gian số M khe thời gian Khe thời gian cuối chia thành V khe mini Mỗi khe mini đủ lớn để người sử dụng phát gói yêu cầu dành trước Các khe mini khe truy nhập người sử dụng sử dụng giao thức ALOHA chia khe Như người sử dụng muốn nhận dành trước phát yêu cầu số khe mini Khi truyền dẫn thành cơng khe mini, gói cơng nhận phát qủang bá thông báo điều cho người sử dụng khác khe thời với toàn độ rộng ấn định cho người sử dụng có thơng báo khác Vì giao thức Robert thuộc loại sơ đồ dành trước tường minh Không thiết phải ấn định tất M thời gian cho người sử dụng dành trước Thậm chí xẩy trường hợp khơng có khe ấn định khơng có người sử dụng dành trước Nếu điều xẩy ra, hệ thống rơi vào trạng thái ALOHA Ở trạng thái tất khe thời khung chia thành khe mini để sử dụng cho yêu cầu dành trước Ngay người sử dụng phát thành công yêu cầu dành trước khe mini, hệ thống chuyển vào trạng thái dành trước khe với toàn đọ rộng ấn định cho ngừơi sử dụng Hình 2.14 cho thấy khung trạng thái dành trước trạng thái ALOHA ALOHA dành trước Robert Hình 2.14 Trạng thái dành trước trạng thái ALLOHA r-ALOHA Robert Giao thức thứ hai Crowther nghĩ Giao thức thí dụ phương pháp dành trước ẩn tàng Ở phương pháp khung chia thành số khe thời gian, khe thời gian đủ lớn để chứa hết nội dung gói Nếu người sử dụng có dẫy gói cần truyền, khởi đầu cách phát gói với sử dụng giao thức ALOHA chia khe Nếu khe thời gian gói phát thành công, người sử dụng nhận dành trước khe khung sau Người sử dụng giữ dành trước phát hết dẫy 57 TS Nguyễn Phạm Anh Dũng Như người sử dụng nhận dành trước phát gói ghép kênh theo thời gian (hình 2.15) Tại khe thứ ba khung thứ người sử dụng phát gói nên xẩy va chạm Sử dụng ALOHA chia khe, người sử dụng thử lại hai khe muộn hơn: khe khung thứ hai thành công nên khe khung dành cho người sử dụng Người sử dụng phát lại gói khe thứ ba khung thứ hai lần thành công, người nhận dành trước cho tất khe thứ ba Khung Khung 2 Khung Khung Khung Khung Khung Hình 2.15 ALOHA dành trước Crowther ` Ở khe thứ hai khung người sử dụng phát gói nhận dành trước cho khe Ở khung người sử dụng phát hết tất khe nên dành trứơc Giao thức thứ ba giao thức r-ALOHA cuối xét Binder đề suất Ở giao thức khung có N khe thời gian đồng kích thước MN người sử dụng hệ thống Mỗi người sử dụng ấn định vị trí khe cố định (trong khung) Giao thức thí dụ sơ đồ dành trước ẩn tàng Tất nhiên xẩy người sở hữu khe khơng có thơng tin để truyền khe rỗng Một khe rỗng khung (có thể khe khơng ấn định hay khe ấn định người sở hữu để trống) thông báo cho tất người sử dụng có khe cho tất người sử dụng khung (mặc dù ấn định cho người sở hữu) Các khe rỗng (hoặc khe không ấn định cho người sử dụng khe đựơc ấn định thời không người sở hữu sử dụng) truy nhập cách sử dụng giao thức ALOHA chia khe Nếu người sử dụng muốn lấy lại khe, người cần đơn giản phát gói khe dành trước Nếu ngừơi sử dụng khác muốn sử dụng khe này, va chạm xẩy Nếu người sử dụng khác phát, người sở hữu khe dành lại khe Khi xẩy va chạm khe ấn định, tất người sử dụng sở hữu khe dừng phát khe khung sau để xem xem người sở hữu có muốn lấy lại khe hay không Như người sở hữu luôn phát thành cơng gói hai khe thời gian Đa truy nhập dành trước gói (PRMA) Cũng coi giao thức đa truy nhập dành trước gói thuộc giao thức đa truy nhập ALOHA dành trước có tính chất làm cho giao thức khác với giao thức khác PRMA chủ yếu tập trung lên phát tiếng vấn đề chủ yếu giao thức đặt giới hạn trễ gói để trì tiếng rõ 58 ... thời gian Đa truy nhập dành trước gói (PRMA) Cũng coi giao thức đa truy nhập dành trước gói thuộc giao thức đa truy nhập ALOHA dành trước có tính chất làm cho giao thức khác với giao thức khác... với giao thức ALOHA xuất vào năm 1970 có nhiều giao thức đa truy nhập nghiên cứu phát triển Hình 2. 1 phân loại giao thức vào ba nhóm chính: giao thức không va chạm, giao thức va chạm giao thức. .. hồi tiếp rỗi/ truy? ??n dẫn 2. 6 .2 Đa truy nhập với dành trước Nếu người sử dụng có dẫy gói cần truy? ??n, truy? ??n gói dẫy thực theo cách giống gói truy? ??n giao thức truy nhập ngẫu nhiên Khi truy? ??n gói dầu