多址接入?yún)f(xié)議仿真

多址接入?yún)f(xié)議仿真第1頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一本章內(nèi)容11.1多址接入?yún)f(xié)議概述

11.2多址接入?yún)f(xié)議分類

11.2.1非競爭（調(diào)度）多址接入?yún)f(xié)議11.2.2競爭（隨機(jī)）多址接入?yún)f(xié)議11.3多址接入?yún)f(xié)議仿真模型11.3.1仿真系統(tǒng)模型11.3.2通信信道11.3.3包產(chǎn)生11.3.4碰撞11.3.5產(chǎn)生的業(yè)務(wù)量11.3.6吞吐量11.3.7平均傳輸時(shí)延11.3.8協(xié)議評(píng)價(jià)指標(biāo)11.4ALOHA協(xié)議仿真11.5時(shí)隙ALOHA協(xié)議仿真11.6非持續(xù)性載波監(jiān)聽（np-CSMA）協(xié)議仿真第2頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一11.1多址接入?yún)f(xié)議概述較好的協(xié)議應(yīng)該應(yīng)該具有以下特點(diǎn)能夠使多個(gè)用戶共享同一傳輸信道能夠以高效的方式分配傳輸信道對(duì)每個(gè)用戶來說，分配應(yīng)該是公平的具有一定的靈活性穩(wěn)定魯棒性第3頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一11.1多址接入?yún)f(xié)議概述在無線移動(dòng)環(huán)境中，多址接入?yún)f(xié)議面臨如下挑戰(zhàn)：隱終端問題遠(yuǎn)近效應(yīng)問題無線信道中的多徑衰落和陰影衰落效應(yīng)共道干擾第4頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一11.2多址接入?yún)f(xié)議分類非競爭（調(diào)度）協(xié)議、競爭（隨機(jī)接入）協(xié)議以及CDMA類協(xié)議第5頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一11.2.1非競爭（調(diào)度）多址接入?yún)f(xié)議通過調(diào)度要傳輸?shù)挠脩魜肀苊舛鄠€(gè)用戶同時(shí)嘗試訪問同一物理信道用戶按照調(diào)度的先后順序依次傳輸數(shù)據(jù)，這樣就確保了每次傳輸都會(huì)成功。調(diào)度可以分為2種類型：固定分配調(diào)度按需調(diào)度第6頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一11.2.2競爭（隨機(jī)）多址接入?yún)f(xié)議競爭（隨機(jī)）多址接入?yún)f(xié)議不存在傳輸?shù)恼{(diào)度隨機(jī)多址接入?yún)f(xié)議可以分為2類：重復(fù)隨機(jī)多址接入?yún)f(xié)議帶保留的隨機(jī)接入?yún)f(xié)議ALOHA協(xié)議由于數(shù)據(jù)包之間的碰撞而導(dǎo)致性能下降，CSMA協(xié)議能夠提供較高的容量，但它應(yīng)用于無線通信系統(tǒng)時(shí)，容易受到“隱終端”問題的影響。而ISMA協(xié)議通過中央基站控制移動(dòng)終端的數(shù)據(jù)包傳輸，降低了數(shù)據(jù)包之間發(fā)生碰撞的概率以及隱終端問題。第7頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一11.3.1仿真系統(tǒng)模型第8頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一11.3.2通信信道對(duì)無線通信系統(tǒng)和有線通信系統(tǒng)，它們的信道建模是不同的在有線通信系統(tǒng)中，信道是時(shí)不變的，假定不會(huì)發(fā)生傳輸差錯(cuò)，并且接入點(diǎn)接收到到的各個(gè)終端的信號(hào)功率是相同的。這是用來評(píng)估接入?yún)f(xié)議最基本的假設(shè)。在無線通信系統(tǒng)中，信道是時(shí)變的。在本書的仿真中，主要考慮接入點(diǎn)與終端之間的距離造成的路徑損耗以及由于建筑物與其它障礙物的遮擋造成的陰影衰落第9頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一11.3.2通信信道第10頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一11.3.3包產(chǎn)生每個(gè)終端都假定相互獨(dú)立的隨機(jī)產(chǎn)生數(shù)據(jù)包，并且包產(chǎn)生過程服從Possion分布，即滿足如下特點(diǎn)：獨(dú)立性：在互不交疊的時(shí)間間隔內(nèi)產(chǎn)生數(shù)據(jù)包的個(gè)數(shù)是相互統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的。平穩(wěn)性：在一段時(shí)間間隔內(nèi)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包的個(gè)數(shù)僅與該段時(shí)間間隔有關(guān)而與該段時(shí)間間隔的起始時(shí)間無關(guān)。稀疏性：在非常小的時(shí)間間隔內(nèi)，產(chǎn)生2個(gè)及2個(gè)以上數(shù)據(jù)包的概率非常小，可以忽略。而且，如果產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)服從Possion分布，2個(gè)數(shù)據(jù)包之間的間隔服從負(fù)指數(shù)分布。第11頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一11.3.4碰撞在有線和無線通信系統(tǒng)中，對(duì)發(fā)生碰撞的數(shù)據(jù)包分別做如下處理：有線通信系統(tǒng)：所有碰撞的包都被丟棄，數(shù)據(jù)包作為發(fā)送失敗處理，因?yàn)樗袛?shù)據(jù)包的信號(hào)強(qiáng)弱都是一樣的。如果沒有發(fā)生碰撞，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包依次傳送到目的地。無線通信系統(tǒng)：接收到的數(shù)據(jù)包的功率依賴于終端的位置以及信道條件。因此即使幾個(gè)數(shù)據(jù)包發(fā)生碰撞，具有最大接收功率的數(shù)據(jù)包也可能被正確接收。一般把這種情況稱為捕獲效應(yīng)。另一方面，即使沒有發(fā)生碰撞，傳輸?shù)陌部赡馨l(fā)生錯(cuò)誤，因?yàn)榻尤朦c(diǎn)接收到的信號(hào)功率有可能小于解調(diào)所要求的最小功率，這在信道條件較差的情況下經(jīng)常發(fā)生。第12頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一11.3.5產(chǎn)生的業(yè)務(wù)量單位時(shí)間內(nèi)新產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包和重傳的數(shù)據(jù)包之和定義為產(chǎn)生的業(yè)務(wù)量,通過傳輸數(shù)據(jù)速率歸一化的業(yè)務(wù)量記為G第13頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一11.3.6吞吐量吞吐量定義為單位時(shí)間內(nèi)，成功傳輸?shù)浇尤朦c(diǎn)的數(shù)據(jù)包的總數(shù)。用數(shù)據(jù)傳輸速率歸一化的吞吐量記為S如果數(shù)據(jù)傳輸速率和每個(gè)數(shù)據(jù)包包含的信息比特?cái)?shù)分別記為R(bps)和T，并且在單位時(shí)間內(nèi)成功傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包個(gè)數(shù)為n，則有如果沒有數(shù)據(jù)包產(chǎn)生，或者所有傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包由于碰撞而被丟棄，則吞吐量變?yōu)樽钚≈?。此外，在所有的單位時(shí)間內(nèi)，如果所有的包都被正確傳輸，吞吐量為1第14頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一11.3.7平均傳輸時(shí)延數(shù)據(jù)包從終端產(chǎn)生到成功的傳輸?shù)浇尤朦c(diǎn)的平均時(shí)間間隔稱為平均傳輸試驗(yàn)。平均傳輸時(shí)延依賴于包的長度。通過數(shù)據(jù)的包長度進(jìn)行歸一化，可以得到歸一化后的平均傳輸時(shí)延D。第15頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一11.4ALOHA協(xié)議仿真仿真場景第16頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一11.4ALOHA協(xié)議仿真仿真流程圖第17頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一11.4ALOHA協(xié)議仿真ALOHA協(xié)議的吞吐量與業(yè)務(wù)量關(guān)系第18頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一11.4ALOHA協(xié)議仿真ALOHA協(xié)議的延遲與業(yè)務(wù)量的關(guān)系第19頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一11.5時(shí)隙ALOHA協(xié)議仿真時(shí)隙ALOHA協(xié)議的吞吐量與業(yè)務(wù)量關(guān)系第20頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一11.5時(shí)隙ALOHA協(xié)議仿真時(shí)隙ALOHA協(xié)議的延遲與業(yè)務(wù)量的關(guān)系第21頁，共24頁，2023年，2月20日，星期一11.6非持續(xù)性載波監(jiān)聽（np-CSMA）協(xié)議仿真np-CSMA協(xié)議的吞吐量與業(yè)