chương 2. mạng lan và vấn đề lớp 1 và 2

1
Chương 2
Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
Giới thiệu
 Vị trí, chức năng của LAN trong mô hình OSI
 Giao thức ở tầng liên kết dữ liệu
 Vấn đề chung của mạng LAN
Các cơ chế truy cập ngẫu nhiên
 ALOHA
 CSMA
 CSMA-CD
WLAN LAN khô dâ à h ẩ 802 11 b
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

WLAN
:
LAN

khô
ng
dâ
y v
à
c
h
u
ẩ
n
802
.
11

a,
b
, g
Chương 2
Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
• Cấu trúc cơ bản của LAN
9 Môi trường truyền dẫn
9
Network Interface Card (NIC)
Giới thiệu
2.1
9
Network

Interface

Card

(NIC)
9 Mỗi NIC có địa chỉ vật lý duy nhất
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
2
Chương 2
Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
9 Cấu trúc transceiver và magnetic
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
Chương 2
Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
• Open System for Interconnection (OSI)
9 Mô hình 7 tầng của International Standard Organization (ISO)

9 Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)
Network Layer
802.2 Logical Link Control
802 3
802 5
802 11
Other
LLC
IEEE 802.x
Data Link Layer
Network Layer
OSI
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
802
.
3
CSMA-CD
802
.
5
Token Ring
802
.
11
WLAN
Other

LAN
Various Physical Layer
MAC

Physical
Layer
Physical Layer
3
Chương 2
Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
• MAC sublayer
9 IEEE 802.1: Data Link Layer (DLL) được chia thành:
o MAC sublayer
Điề khiể thậ ôi t ờ

Điề
u
khiể
n
t
ruy n
hậ
p m
ôi

t
rư
ờ
ng
 Cung cấp dịch vụ truyền khung không liên kết
 Các trạm được phân biệt qua địa chỉ vật lý MAC
 Broadcast các khung với địa chỉ MAC
o Logical Link Control (LLC) sublayer
 Cung cấp giao diện giữa tầng Network và MAC sublayer (OSI)

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
Chương 2
Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
• LLC sublayer
9 IEEE 802.2: LLC nâng cấp các dịch vụ do MAC cung cấp
Unreliable Datagram Service
A
B
Reliable Datagram Service
AB
LLC LLC LLC
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
MAC
PHY
MAC
PHY
MAC
PHY
MAC
PHY
MAC
PHY
MAC
PHY
4
Chương 2
Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
• LLC Services
9 Type 1: Unacknowledged connectionless service
o Unnumbered frame mode of HDLC (High-level Datalink Link

Control
)
)
9 Type 2: Reliable connection-oriented service
o Asynchronous balanced mode of HDLC
9 Type 3: Acknowledged connectionless service
9 Additional addressing
oMột trạm có địa chỉ vật lý MAC duy nhất
ấ ế
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
o Cung c
ấ
p các liên k
ế
t logic, được phân biệt bởi SAP (Service
Access Point)
Chương 2
Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
• Cấu trúc của LLC Protocol Data Unit (PDU)
Destination
Source
1 byte 1 byte
1 hoặc
2 byte
Destination
SAP Address
Source
SAP Address
Control Information
I/G C/R

1 bit
7 bit
1 bit
7 bit
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
I/G: Individual or group address
C/R: Command or response frame
SAP address:
 06: IP packet
 E0: Novel IPX
 FE: OSI packet
 AA: Subnetwork Access Protocol (SNAP)
5
Chương 2
Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
• Đóng gói MAC frame
IP
IP Packet
Data
LLC
Header
MAC
Header
FCS
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
Header
Chương 2
Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
• Vấn đề chung của mạng LAN
9 Vấn đề cơ bản: Làm sao chia sẻ được môi trường ?

9Các phương pháp chia sẻ môi trường
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
6
Chương 2
Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
9Channelization: satellite
9Channelization: cellular
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
Chương 2
Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
9 Random access: transmit when ready, need re-transmission
9 Scheduling: polling
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
7
Chương 2
Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
9 Scheduling: token passing
9 Wireless LAN: ad hoc network, random access and polling
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
Chương 2
Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
9 Channel capture và delay-bandwidth product (a)
A B
t
prop
= d/v
A truyền tại
t = 0
Btruyềntrước
A B

A B
A phát hiện
xung đột
tại t = 2t
prop
B

truyền

trước

t = t
prop
và phát
hiện xung đột
ot = 2t
prop
: Thời gian cần thiết capture channel
oX = L/R: Thời
g
ian tru
y
ền khun
g
có đ
ộ
dài L với tốc đ
ộ
tru
y

ền R
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
gy g ộ ộ y
o Thông lượng tối đa:
o Thông lượng chuẩn hóa:
X
t
a ,R
2a1
1
R
L
R2t
1
1
2tL/R
L
R
prop
prop
prop
Eff
=
+
=
+
=
+
=
2a1

1
R
R
ρ
Eff
max
+
==
8
Chương 2
Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
• ALOHA
9 Giới thiệu
o
Xuất phát từ ĐH Hawaii kếtnốicáckhuvựctrường nằmtrêncác
Các cơ chế truy cập ngẫu nhiên
2.2
o
Xuất

phát

từ

ĐH

Hawaii
,
kết

nối

các

khu

vực

trường

nằm

trên

các

hòn đảo vào máy chủ đặt tại khu vực trung tâm
oSử dụng re-transmission nếu xảy ra xung đột (coi như lỗi truyền tin)
oNếu các trạm gửi lại frame với cùng cơ chế và tham số, khả năng
xung đột vẫn có thể xảy ra Î Backoff algorithm
oMáy trạm gửi lại frame sau t
Backoff
(xác định ngẫu nhiên)
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
Chương 2
Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
9 ALOHA model
o X - Transmission time ( X= L/R)
o S – Throughput (số frame truyền thành công trong X sec.)
o G – Load (số yêu cầu truyền trung bình trong X sec.)

oP
success
: xác suất truyền khung thành công
oS = GP
success
oBắt đầu truyền khung trong X sec. sẽ có khả năng bị xung đột,
ngược lại sẽ thành công nếu bắt đầu truyền sau 2X sec.
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
9
Chương 2
Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
9 Thông lượng của ALOHA
oS = GP
success
= G
o Thông lượng tối đa:
G
e
2−
%)4.18(~)2/(1
max
e
=
ρ
oNếu G nhỏ, S ≈ G; nếu G lớn, S → 0
o Xung đột có thể giảm thông lượng về 0
9 Slotted ALOHA
o Mô hình ALOHA có thể giảm xác suất xung đột khung
oTạo các khe thời gian rộng X sec.
o Các trạm chỉ được phép gửi khung khi bắt đầu một khe thời gian

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
o Backoff time là số nguyên lần khe thời gian
Chương 2
Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
9 Thông lượng của slotted ALOHA
oS = GP
success
= GP[0 khung xuất hiện trong X sec.]
= GP[0 khung xuất hiện trong n khoảng]
n
⎞
⎛
o Thông lượng tối đa:
()
G
n
n
Ge
n
G
1Gp1G
−
→
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−=−=

9 Ví dụ
o BW = 9600 bps
o 1 Frame = 120 bit
%)8.36(~/1
max
e
=
ρ
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
oHệ thống truyền 9600 x 1frame/120 = 80 frames/sec.
o Thông lượng của ALOHA: 80 x 18.4% = 15 frames/sec.
o Thông lượng của slotted ALOHA: 80 x 36.8% = 30 frames/sec.
10
Chương 2
Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
 Carrier Sense Multiple Access (CSMA)
9 Máy trạm ‘nghe’ trạng thái đường truyền gian ngẫu nhiên hoặc
t
backoff
trước khi truyền
o
Nếubận: Đợi trong khoảng thời
đã đượcthiếtlập
o
Nếu

bận:

Đợi

trong

khoảng

thời

đã

được

thiết

lập

oNếu rỗi: Bắt đầu truyền
ot
prop
: Thời gian truyền dẫn (do hiệu ứng capture channel)
oNếu t
prop
> X (a>1), hiệu quả như ALOHA và slotted ALOHA
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
Chương 2
Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
9 1-persistent CSMA throghput
oBắt đầu truyền mỗi khi ‘nghe’ thấy đường truyền rỗi
o Thông lượng cao hơn ALOHA và slotted ALOHA nếu a nhỏ và
ngượclại
ngược

lại
oTrễ nhỏ, hiệu quả thấp
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
11
Chương 2
Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
9 Non-persistent CSMA throghput
o Nghe đường truyền sau tưng khoảng t
backoff
o Thông lượng cao hơn 1-persistent CSMA khi a nhỏ
oTrễ lớn, hiệu quả cao
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
9 p-persistent CSMA throghput (adjustable greedy)
o Đợi đến khi đường truyền rỗi, truyền với xác suất p, hoặc chờ 1
khoảng bằng mini-slot và truyền lại với xác suất 1-p
Chương 2
Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
 CSMA with Carrier Detect (CSMA-CD)
9 Kiểm soát xung đột và hủy bỏ quá trình truyền dẫn
oMáy trạm khi cần truyền sẽ ‘nghe’ đường truyền
oTrước khi bắt đầu truyền, máy trạm tiếp tục nghe để phát hiện
xung đột
oNếu có xung đột, máy trạm dừng quá trình truyền dẫn và thay
đổi t
backoff
9 CSMA gây lãng phí X giây – thời gian truyền một khung
9 CSMA-CD giảm lãng phí xuống bằng đúng thời gian phát hiện xung
đột và hủ
y
bỏ

q
uá trình tru
y
ền dẫn
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
y qy
12
Chương 2
Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
9 CSMA-CD model
o Xung đột có thể phát hiện và giải quyết sau 2t
prop
oTạo các khe thời gian với độ dài 2t
prop
trong khoảng thời gian tranh
chấpcủacáctrạm cùng có yêu cầutruyền
chấp

của

các

trạm

cùng

có

yêu

cầu

truyền
oXác suất truyền thành công của 1 trong n trạm: P
success
= np(1-p)
n-1
oLấy đạo hàm 2 vế:
1/p n khi1/e
n
1
1
n
1
1
n
1
nP
1n1n
max
success
=→
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−=
⎟

⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−=
−−
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
o:số khe thời gian trung bình để giải quyết tranh chấp
oThời gian tranh chấp trung bình: 2t
prop
e
718.2== e
max
success
1/P
Chương 2
Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
9 CSMA-CD throughput
o Thông lượng cực đại: Hệ thống chỉ luân phiên giữa thời gian tranh
chấp và truyền khung
o
Thông lượng cực đại:
o
Thông

lượng

cực

đại:
() ()
Rd/vL 12e1
1
a 12e1
1
2ettX
X
ρ
propprop
max
++
=
++
=
++
=
v: vận tốc truyền lan của tín hiệu điện trong môi trường
d: khoảng cách truyền dẫn
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
13
Chương 2
Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
9 Ứng dụng của CSMA-CD trong Ethernet LAN
o 1-persistent CSMA
o R = 10 Mbps
o2t
prop
= 51.2 microsec.
 Một khe thời gian: 512 bits = 64 byte

 Cung cấp trong khoảng cách 2.5 km sử dụng 4 repeater
o Truncated Binary Exponential Backoff (TBEB)
 Sau xung đột thứ n, chọn t
backoff
trong khoảng {0, 1, …, 2
k
–1}
trong đók
=
min(n 10)
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
trong

đó

k

min(n
,
10)
9 Mức ưu tiên khi thăm dò đường truyền
o Cung cấp các mức ưu tiên khác nhau khi nghe đường truyền
oThiết lập khoảng thời gian interframe theo các lớp ưu tiên
o Ứng dụng trong WLAN 802.11
Chương 2
Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
9 IEEE 802.3 và Ethernet
o 1-persistent CSMA-CD
oThuật toán
1

Nế đờ t ề ở t thái idl bắt đầ t ề ti Nế
1
.
Nế
u
đ
ư
ờ
ng
t
ruy
ề
n
ở

t
rạng
thái

idl
e,
bắt

đầ
u
t
ruy
ề
n
ti

n,
Nế
u
không, sang bước 2
2. Nếu đường truyền busy, tiếp tục nghe cho đến trạng thái idle
sẽ bắt đầu truyền tin
3. Nếu phát hiện xung đột khi truyền tin, dừng ngay quá trình
truyền tin và truyền tín hiệu jamming (random bit sequence)
4. Sau khi truyền jamming, đợi một khoảng thời gian ngẫu nhiên
ế ề
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
(t
backoff
), và ti
ế
p tục thử truy
ề
n tin
oSử dụng TBEB (truncated binary exponential backoff)
 Backoff time = (0, 2
min(k, 10)
-1) khe thời gian
14
Chương 2
Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
oLưu đồ
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
Chương 2
Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
o IEEE 802.3 Ethernet và thông số hoạt động

 Slot time: 512 bits times
 InterFrameGap: 96 µsec
Giớih ố lầ t ề l i16

Giới

h
ạn s
ố

lầ
n
t
ruy
ề
n
l
ạ
i
:
16
 Giới hạn giá trị Backoff: 10
 Kích thước tín hiệu jam: 32 bits
 Kích thước khung tối đa: 1518 bytes
 Kích thước khung tối thiểu: 512 bits (64 bytes)
o IEEE 802.3 MAC Frame
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
 Preamble: đồng bộ, 7 bytes of 10101010
 Start of Frame Delimiter (SFD): 10101011
15

Chương 2
Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
o Khung IEEE 802.3 MAC
o Địa chỉ đích
 Đơn (Single)
 Group (Nhóm)
 Quảng bá (Broadcast)
o Địa chỉ
 Cục bộ (local) hoặc toàn cục (global)
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
o Địa chỉ toàn cục (đối đa 2
46
)
 24 bit đầu gán cho nhà sán xuất (OUI)
 24 bit tiếp theo được gán ở nhà sản xuất
 CISCO: 00-00-0C
 3COM: 02-60-8C
Chương 2
Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
o Khung IEEE 802.3 MAC
 Độ dài: Số lượng byte trong trường Thông tin (Information)
- Khung cực đại: 1518 không bao gồm Preamble + SFD
-Số byte thông tin cực đại: 1500 (Hexa: 05DC)
 Pad: đảm bảo khung tối thiểu là 64 byte
 FCS: CCITT-32 CRC, được tính toán dựa trên trường địa chỉ, đọ dài
thôn
g
tin và trườn
g

p
ad
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
g gp
- NIC huỷ các khung với độ dài sai hoặc FCS sai
16
Chương 2
Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
o Original Ethernet và thông số
 Tốc độ truyền: 10 Mbps
 Khung tối thiểu: 512 bits = 64 bytes
Sl t ti 512 bit / 10 Mb 51 2

Sl
o
t

ti
me:
512

bit
s
/

10

Mb
ps =
51

.
2
µsec
- 51.2 µsec x 2 x 10
5
km/sec = 10.24 km, 1 chiều
- 5.12 km khoảng cách 1 vòng (round trip)
 Độ dài cực đại: 2500 meters + 4 repeaters
 Mỗi khi tốc độ truyền tăng 10 lần thì khoảng cách truyền cực đại
giảm đi 10 lần.
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
Chương 2
Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
o Định dạng khung DIX Ethernet
 DIX: Digital, Intel, Xerox: chuẩn chung của 3 hãng
 Loại (Type): Xác định giao thức của PDU trong trường thông tin, ví
dụ: IP, ARP …
 0x0800: IP

0x0806: ARP
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

0x0806:

ARP
 0x8137: Netware IPX
 0x8160: NetBIOS
17
Chương 2
Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2

oLớp vật lý IEEE 802.3
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
Cáp dầy: cứng, khó lắp đặt
T-connection
Chương 2
Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
o Ethernet hub & switch
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
Twisted Pair: rẻ, dễ lắp đặt với độ
tin cậy cao
Star-topology CSMA-CD
Twisted Pair: rẻ
Sử dụng switch tăng khả năng mở rộng
Chia thành nhiều vùng xung đột (Colision
domain)
Hoạt động ở cơ chế song công (Full
duplex)
18
Chương 2
Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
o Bus & hub
 Cấu hình bus
 Tất cả các trạm chia sẻ dung lượng bus (ví du: 10 Mbps)
 Chỉ 1 trạm thực hiện phiên truyền dẫn tại một thời điểm
 Hub kết nối các trạm theo hình sao
 Mọi phiên truyền dẫn đều đi qua hub
 Chỉ 1 trạm được truyền tại một thời điểm
oCơ chế song công (full duplex - FDX)
 Ethernet truyền thống sử dụng Half Duplex (HDX)
ể ồ

Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
 Sử dụng FDX, một trạm có th
ể
đ
ồ
ng thời nhận và gửi tin
 100 Mbps Ethernet FDX Î tốc độ truyền 200 Mbps (lý
thuyết)
 Các trạm kết nối phải có FDX adapter cards
 Phải có switching hub
Chương 2
Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
o Fast Ethernet
Đặc tính lớp vật lý của
IEEE 802.3 100 Mbps
 Để đảm bảo tính tương thích với 10 Mbps Ethernet:
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
 Cùng định dạng khung, giao diện, giao thức (cùng tham
số)
 Sử dụng topo HUB với cáp đôi xoắn và cáp quang
 Mode hoạt động: HDX hoặc FDX
19
Chương 2
Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
o Gigabit Ethernet
Đặc tính lớp vật lý của IEEE 802.3 1 Gbps
 Slot time = 512 bytes (4096 bits)
C i t i kh kí h th ớ hỏ đ ở ộ thà h
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications


C
arr
i
er ex
t
ens
i
on:
kh
ung
kí
c
h

th
ư
ớ
c n
hỏ

đ
ược m
ở
r
ộ
ng
thà
n
h

512 bytes
 Frame bursting: cụm các khung ngắn hợp lệ (giới hạn burst :
2
16
bits)
 Cấu trúc khung giữ nguyên
Chương 2
Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
o 10 Gigabit Ethernet
Đặc tính lớp vật lý của
IEEE 802.3 10 Gbps
 Chỉ hoạt động ở mode FDX
Cấ t ú kh iữ ê
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

Cấ
u
t
r
ú
c
kh
ung g
iữ
nguy
ê
n
 LAN PHY cho các ứng dụng mạng cục bộ
 WAN PHY cho các liên kết nối
 Tốc độ cao, kết nối đường trục sử dụng các Chuyển mạch cỡ

lớn
20
Chương 2
Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
o Mô trình triển khai mạng Ethernet điển hình
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
Chương 2
Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
Phương pháp truy nhập Scheduling trong MAC
9Hệ thống đặt chỗ (Reservation system)
oHệ thống tập trung: Bộ điều khiển trung tâm nhận yêu cầu từ các
máy trạmvàquảnlýviệccấp phép truyền
2.3
máy

trạm

và

quản

lý

việc

cấp

phép

truyền

 Frequency Division Duplex (FDD): Dải tần số khác nhau cho
uplink và downlink
 Time Division Duplex (TDD): uplink và downlink chia sẻ 1 dải
tần số nhưng ở khoảng thời gian khác nhau
oHệ thống phân tán: Các trạm sử dụng các thuật toán phân quyền để
xác định trật tự truyền dẫn của các trạm
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
21
Chương 2
Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
- Quá trình truyền dẫn từ các trạm được thực hiện trong các chu trình
(độ dài chu trình có thể thay đổi)
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
-Mỗi chu trình bắt đầu bằng thời gian đặt chỗ và các công đoạn
truyền khung
-Thời gian đặt chỗ được chia thành M khe thời gian ứng với M trạm
-Mỗi trạm thông báo yêu cầu truyền khung bằng cách gửi quảng bá
các bit đặt chỗ trong khe thời gian tương ứng
Chương 2
Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
9 Tuỳ chọn trong hệ thống đặt chỗ
oHệ thống tập trung và phân tán
 Hệ thống tập trung : Bộ điều khiển nghe thông tin đặt chỗ, quy
định trật tự truyền
ố
ỗ
 Hệ th
ố
ng phân tán: M
ỗ

i một trạm xác định khe thời gian từ
thông tin đặt chỗ trước khi truyền
o Đơn khung và đa khung
 Đặt chỗ đơn khung: Chỉ một phiên truyền có thể được đăng ký
trong khoảng thời gian đặt chỗ
 Đặt chỗ đa khung: Có thể nhiều phiên truyền được đăng ký
o
Đặtchỗ truy nhậpngẫu nhiên và đặtchỗ phân kênh
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
o
Đặt

chỗ

truy

nhập

ngẫu

nhiên

và

đặt

chỗ

phân

kênh
 Đặt chỗ phân kênh (ví dụ TDMA): Sử dụng MUX cho thông tin
đặt chỗ từ tất cả các trạm mà không có xung đột
 Đặt chỗ truy nhập ngẫu nhiên: Mỗi trạm gửi thông tin ngẫu
nhiên
22
Chương 2
Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
9Hệ thống hỏi vòng (Polling system)
oHệ thống hỏi vòng tập trung: Bộ điều khiển trung tâm truyền thông
báo hỏi vòng tới các trạm theo thứ tự nào đó
o
H
ệ thống hỏi vòng phân tán
:Quyềntruyền khung được chuyển
o
H
ệ

thống

hỏi

vòng

phân

tán
:

Quyền

truyền

khung

được

chuyển
từ trạm này sang trạm khác theo trật tự nào đó (token)
oCần có quá trình báo hiệu để có thể thiết lập thứ tự
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
Chương 2
Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
9Tuỳ chọn trong hệ thống hỏi vòng
oGiới hạn dịch vụ: quy định phương thức truyền trong 1 lần hỏi vòng
 Exhaustive: Truyền cho đến khi bộ đệm rỗng (kể cả khung
mới đến)
mới

đến)
 Gated: Truyền toàn bộ dữ liệu trong bộ đệm khi trạm nhận
được hỏi
 Frame-limited: Chỉ được truyền 1 khung /1 vòng
 Time-limited: Truyền trong khoảng thời gian cho phép
oCơ chế ưu tiên:
Cấpbăng thông và thiếtlậptrễ bé hơn cho các trạmxuấthiện
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications

Cấp

băng

thông

và

thiết

lập

trễ

bé

hơn

cho

các

trạm

xuất

hiện

thường xuyên hơn trong danh sách hỏi vòng (polling list)
 Cấp thẻ ưu tiên cho các trạm với thông báo về mức ưu tiên
tương ứng

23
Chương 2
Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
SD
Destination
Address
Source
Address
Information
FCS
14
ED
FC
2 or 6
2 or 6
1
1
AC
1
FS
1
SD AC
ED
Token Frame Format
Data Frame Format
P P P T
M
R R R
Access
control

PPP Priority; T Token bit
M Monitor bit; RRR Reservation
Frame
FF frame type
ZZZZZZ l bi
FF
ZZZZZZ
Starting
delimiter
J, K non-data symbols (line code)
00
J K 0 J K 0
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
control
ZZZZZZ
contro
l

bit
F

F

Z

Z

Z

Z

Z

Z
Ending
delimiter
I intermediate-frame bit
E error-detection bit
Frame
status
A address-recognized bit
xx undefined
C frame-copied bit
IE
J K 1 J K 1
A C x x
A C x x
Fi 6 61
Chương 2
Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
9 Ứng dụng: Token-passing rings
o Poll = Free token (thẻ bài)
o Frame delimiter chính là token
 Free = 01111110
 Busy = 01111111
Token bit trong header của khung
Delay
Mode truyền
Delay
Mode lắng nghe (listen)

OutputInput
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
To device
From device
Một trạm tìm được thẻ bài rỗng
Chuyển token bit sang trạng thái bận
Bắt đầu truyền các khung
Thiết lập token bit về rỗng sau khi kết thúc
24
Chương 2
Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
9 Các phương pháp chèn token
o Multi-token
 Free token được truyền ngay sau data bit
cuối cùng của frame
o Single-token
 Free token được chèn vào sau bit cuối
cùng của busy token và bít cuối cùng của khung được truyền
 Thời gian truyền dẫn tối đa phải nhỏ hơn
ring latency
o Single-frame
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
 Free token được chèn vào khi trạm phát
nhận được bit cuối cùng trong frame
Chương 2
Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
A
A
A
A

oSingle-token
A
A
A
A
t=0, A begins frame
t=90, return
of first bit
t=210, return of
header
t=400, last bit enters
ring, reinsert token
oSingle-frame
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
t=0, A begins frame
t=90, return
of first bit
t=400, transmit
last bit
t=490, reinsert
token
25
Chương 2
Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
9 Thông lượng của token ring
o Định nghĩa
 : Ring latency - thời gian để bit đi qua 1 vòng của ring
'
τ
 X: thời gian truyền khung tối đa cho phép trên 1 trạm

o Multi-token operation
 Giả sử tất cả M trạm trong mạng đều truyền trong X sec. khi
nhận được free token
 Đây là hệ thống hỏi vòng với thời gian phục vụ hạn chế
11MX
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications
/Ma1/MX1MX
ρ
'
max
+
=
+
=
+
=
''
ττ
X
a
'
τ
=
'
: Ring latency chuẩn hóa
Chương 2
Chương 2. Mạng LAN và vấn đề lớp 1 và 2
o Single-token operation
 Thời gian truyền khung hiệu quả =
(

)
'
,
τ
Xmax
(
)
(
)
/M
a
a
1
max
1
X
Mmax
MX
ρ
'
max
+
=
+
=
'''
τ
τ
o Single-frame operation
 Thời gian truyền khung hiệu quả =

(
)
(
)
/M
a
a
1
,
max
X
,
Mmax
+
+
τ
τ
'
τ
+X
()
()
/M1a
1
XM
MX
ρ
'
max
11 ++

=
++
=
''
ττ
Hanoi University of Technology Faculty of Electronics and Telecommunications