Bài giảng mạng không dây chương 4 kỹ thuật đa truy cập

Chương 4. Kỹ thuật đa truy
cập (Multiple Access
Techniques)


Agenda
•

Introduction

•

Contentionless Multiple Access

•

Contention Multiple Access

•

Hanging Multiple Access

1/19/22

– Department of Computer

2


Introduction
•

•

•

Hệ thống khơng dây thường là những hệ
thống đa người dùng (multi-users
systems)
Sóng vơ tuyến:
–

Hạn chế về băng thơng

–

Hạn chế về số lượng kênh truyền

Sóng vơ tuyến thường được chia sẽ
cho nhiều người dùng

Kỹ thuật đa truy cập (Multiple Access
1/19/22
– Department of Computer
Technique) được
định nghĩa như 3 một
•


Classification

1/19/22

– Department of Computer

4


•

Contentionless Multiple
Contentionless Multiple
Access – Đa truy
Access
cập không tranh chấp

•

Contentionless based:
–

Cần 1 bộ điều khiển logic (BS-Base Station
hoặc AP-Access Point) để phối hợp tất cả các
kênh truyền.

–

Bộ điều khiển thông báo cho từng thiết bị khi
nó có thể truyền trên kênh truyền.

–

Đụng độ (Collisions) có thể được tránh hồn
tồn.

– Người
1/19/22

– Department
Computer
5 lịch
dùng truyền
tinofvới
1 thứ tự theo


Contentionless MA Protocols
•

Fixed assignment scheduling – Phân
cơng cố định
–

Dung lượng sẵn có của kênh truyền được
chia cho các người dùng, mỗi người dùng
được phân bố một phần dung lượng cố định
phục vụ cho các hoạt động độc lập của người
dùng.

–

Việc phân chia được thực hiện theo thời gian
hoặc tần số. Vd: TDMA, FDMA

1/19/22

– Department of Computer

6


Contentionless MA Protocols
•

Demand assignment scheduling – Phân
cơng theo nhu cầu
–

Một người dùng chỉ u cầu truyền thơng nếu
nó hoạt động (active)  Người dùng đang
hoạt độn (Active/Ready user) truyền thông
một cách có trật tự theo lịch trình.
•

•

1/19/22

Phân cơng theo nhu cầu với điều khiển tập trung,
một thực thể đơn lập lịch cho việc truyền thông
(Polling Protocol)

Phân công theo nhu cầu với điều khiển phân tán,
tất cả người dùng đều tham gia vào quá trình lập
kế hoạch, vd:–giao
thức oftoken-passing
protocol.
Department
Computer
7


•

Contention-based Multiple
Access
Contention-based MA
– Đa truy cập tranh chấp

•

Các thiết bị đầu cuối truyền một cách phi tập trung.

•

Khơng có điều khiển trung tâm.

•

•

Nếu các “ready users” bắt đầu truyền thơng tại cùng một

thời điểm  tất cả các sự truyền thông đếu thất bại.
Các giao thức truy cập ngẫu nhiên (random access
protocol) có thể xử lý vấn đề tranh chấp xuất hiện khi
các người dùng truyền tải đồng thời.

1/19/22

– Department of Computer

8


•

•

Contention-based Multiple
Access
Example:
–

ALOHA

–

Carrier Sense Multiple Access (CSMA)

Standard:
–

GSM uses the slotted ALOHA in the terminal’s
initial access process

–

IEEE 802.11 uses CSMA based contention
access scheme (CSMA/CA)

1/19/22

– Department of Computer

9


Contention-based Types
•

•

Two types
–

Repeated random access protocols

–

Random access with reservation

Repeated random access protocols

–

Với mỗi sự truyền thơng có khả năng xảy ra
cạnh tranh  lập lại quá trình truyền

–

Pure (P)-ALOHA, Slotted (S)-ALOHA, CSMA
& its variants

1/19/22

– Department of Computer

10


Contention-based Types
•

Random access with reservation
–

Chỉ xảy ra với lần truyền đầu tiên khi thiết
truyền không biết cách nào để tránh đụng độ
với những thiết bị khác

–

Một khi truyền thành công lần đầu tiên, những

lần truyền thông tiếp theo sẽ được lập lịch
theo thứ tự để không xuất hiện tranh chấp.

–

Implicit: được thiết kế khơng cần sử dụng bất
cứ gói tin đặt trước (reservation packet)

Explicit: một gói tin ngắn được gởi đi trước
trình truyền.
1/19/22để yêu cầu lịch
– Department
of Computer
11
–


•

Hanging Multiple Access
Protocols
CDMA type (Spread
spectrum)
protocols

•

–

Direct sequence (DS) CDMA

–

Frequency hopping (FH) CDMA

–

Time hopping (TH) CDMA

Subcarrier type protocols
–

Multi-carrier (MC) CDMA

–

OFDM-FDMA

–

OFDM-TDMA

1/19/22

– Department of Computer

12


•

Hanging Multiple Access
Protocols
Một số giao thức
khơng thuộc bất cứ
nhóm giao thức contentionless hoặc
contention (vd: CDMA) mà nằm giữa 2
nhóm:
–

Nếu số lượng người dùng được phép truyền
đồng thời mà không xung đột  contentionless protocol.

–

Tuy nhiên, nếu số lượng người dùng tăng
vượt quá ngưỡng (threshold) contention
occurs.

1/19/22

– Department of Computer

13


Classification

1/19/22

– Department of Computer

14


Focus

1/19/22

– Department of Computer

15


Contention-based multiple
access
(đa
truy
cập
tranh
chấp)
1/19/22
– Department of Computer
16


Contention Multiple Access
•

•

ALOHA
–

Pure (P) ALOHA

–

Slotted (S)-ALOHA

CSMA (Carrier Sense Multiple Access)
–

CSMA/CA (CSMA with Collision Avoidance)

–

CSMA/CA/ACK

–

CSMA/CA with RTS/CTS

1/19/22

– Department of Computer

17

•

Pure (P) ALOHA

•

Slotted (S)-ALOHA

ALOHA
1/19/22

– Department of Computer

18


ALOHA
•

Pure ALOHA
–

Được ĐH Hawaii phát triển năm 1970, sử
dụng trong hệ thống thơng tin vệ tinh ở Thái
Bình Dương

–

Là một chương trình truyền thơng đơn giản,
trong đó:

•

•

1/19/22

•

mỗi nguồn (transmitter/sender) trong mạng sẽ gởi
dữ liệu bất cứ khi nào có nhu cầu
Sender nhận biết q trình truyền thành cơng
hoặc phát hiện đụng độ bằng cách lắng nghe từ tín
hiệu từ trạm đích (destination/receiver).
– Department of Computer

19

Nếu có đụng độ, sender sẽ truyền lại sau 1 khoảng


ALOHA
•

Slotted ALOHA
–

Cải tiến: Chia thời gian thành từng slot và mỗi
gói tin chỉ được truyền tại đầu mỗi slot

–

 giảm thời gian va chạm

1/19/22

– Department of Computer

20


Pure ALOHA
•

Collision mechanism in ALOHA

1/19/22

– Department of Computer

21


Frames in a Pure ALOHA
network

1/19/22

– Department of Computer

22

Procedure for pure ALOHA
protocol

1/19/22

– Department of Computer

23


Slotted ALOHA
•

Collision mechanism in slotted ALOHA

1/19/22

– Department of Computer

24


Frames in a slotted ALOHA
network

1/19/22

– Department of Computer

25