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Übersicht
Motivation für spezielle MAC-VerfahrenMehrfachzugriff durch Raummultiplex (SDMA)Mehrfachzugriff durch Frequenzmultiplex (FDMA)Mehrfachzugriff durch Zeitmultiplex (TDMA)Code Division Multiple Access (CDMA)
Wiedervorlage: Antennen: gerichtet und mit Sektoren
Seitenansicht (xy-Ebene)
x
y
Seitenansicht (yz-Ebene)
z
y
von oben (xz-Ebene)
x
z
von oben, 3 Sektoren
x
z
von oben, 6 Sektoren
x
z
Häufig eingesetzte Antennenarten für direkte Mikrowellenverbindungen und Basisstationen für Mobilfunknetze (z.B. Ausleuchtung von Tälern und Straßenschluchten)
gerichteteAntenne
Sektoren-antenne
WS 12/13 10
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Motivation für spezielle MAC-VerfahrenMehrfachzugriff durch Raummultiplex (SDMA)Mehrfachzugriff durch Frequenzmultiplex (FDMA)Mehrfachzugriff durch Zeitmultiplex (TDMA)Code Division Multiple Access (CDMA)
Motivation für spezielle MAC-VerfahrenMehrfachzugriff durch Raummultiplex (SDMA)Mehrfachzugriff durch Frequenzmultiplex (FDMA)Mehrfachzugriff durch Zeitmultiplex (TDMA)
Clock-Sync und IFS Statisches TDMA Carrier Sense Multiple Access (CSMA) Clear-Channel-Assessment (CCA) bei CSMA Klassisches und Slotted Aloha Demand Assigned Multiple Access (DAMA) Polling Inhibit Sense Multiple Access (ISMA) Multiple Access with Collision Avoidance (MACA) Backoff am Beispiel MACA MACA Durchsatzanalyse
Motivation für spezielle MAC-VerfahrenMehrfachzugriff durch Raummultiplex (SDMA)Mehrfachzugriff durch Frequenzmultiplex (FDMA)Mehrfachzugriff durch Zeitmultiplex (TDMA)
Clock-Sync und IFS Statisches TDMA Carrier Sense Multiple Access (CSMA) Clear-Channel-Assessment (CCA) bei CSMA Klassisches und Slotted Aloha Demand Assigned Multiple Access (DAMA) Polling Inhibit Sense Multiple Access (ISMA) Multiple Access with Collision Avoidance (MACA) Backoff am Beispiel MACA MACA Durchsatzanalyse
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Clock-Sync und IFS Statisches TDMA Carrier Sense Multiple Access (CSMA) Clear-Channel-Assessment (CCA) bei CSMA Klassisches und Slotted Aloha Demand Assigned Multiple Access (DAMA) Polling Inhibit Sense Multiple Access (ISMA) Multiple Access with Collision Avoidance (MACA) Backoff am Beispiel MACA MACA Durchsatzanalyse
Motivation für spezielle MAC-VerfahrenMehrfachzugriff durch Raummultiplex (SDMA)Mehrfachzugriff durch Frequenzmultiplex (FDMA)Mehrfachzugriff durch Zeitmultiplex (TDMA)
Clock-Sync und IFS Statisches TDMA Carrier Sense Multiple Access (CSMA) Clear-Channel-Assessment (CCA) bei CSMA Klassisches und Slotted Aloha Demand Assigned Multiple Access (DAMA) Polling Inhibit Sense Multiple Access (ISMA) Multiple Access with Collision Avoidance (MACA) Backoff am Beispiel MACA MACA Durchsatzanalyse
Image: Copyright 2004 ACM 1581138792/04/0011, Polastre et al., “Versatile Low Power Media Access for Wireless Sensor Networks”, SenSys 2004
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Motivation für spezielle MAC-VerfahrenMehrfachzugriff durch Raummultiplex (SDMA)Mehrfachzugriff durch Frequenzmultiplex (FDMA)Mehrfachzugriff durch Zeitmultiplex (TDMA)
Clock-Sync und IFS Statisches TDMA Carrier Sense Multiple Access (CSMA) Clear-Channel-Assessment (CCA) bei CSMA Klassisches und Slotted Aloha Demand Assigned Multiple Access (DAMA) Polling Inhibit Sense Multiple Access (ISMA) Multiple Access with Collision Avoidance (MACA) Backoff am Beispiel MACA MACA Durchsatzanalyse
Verfahren zufällig, nicht zentral gesteuert, Zeitmultiplex Slotted Aloha führt zusätzlich gewisse Zeitschlitze ein, in denen
ausschließlich gesendet werden darf.Aloha
Slotted Aloha
Aloha/Slotted Aloha
Sender A
Sender B
Sender C
Kollision
Sender A
Sender B
Sender C
Kollision
t
t
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Clock-Sync und IFS Statisches TDMA Carrier Sense Multiple Access (CSMA) Clear-Channel-Assessment (CCA) bei CSMA Klassisches und Slotted Aloha Demand Assigned Multiple Access (DAMA) Polling Inhibit Sense Multiple Access (ISMA) Multiple Access with Collision Avoidance (MACA) Backoff am Beispiel MACA MACA Durchsatzanalyse
Ausnutzung des Kanals bei Aloha (18%) und Slotted Aloha (36%) nur sehr gering (Annahme von Poisson-Verkehr).
Mit Hilfe von Vorabreservierung kann dies auf 80% erhöht werden. Sender reserviert einen zukünftigen Zeitschlitz innerhalb dieses Zeitschlitzes kann dann ohne Kollision sofort gesendet
werden dadurch entsteht aber auch eine höhere Gesamtverzögerung typisch für Satellitenstrecken
Beispiele für Reservierungsalgorithmen: Explizite Reservierung nach Roberts Implizite Reservierung (Reservation-ALOHA) Reservation-TDMA
WS 12/13 36
Drahtlose Kommunikation - Medienzugriffskontrolle
Zugriffsverfahren DAMA: Explizite Reservierung
Explizite Reservierung: Zwei Modi:
ALOHA-Modus für die Reservierung:In einem weiter aufgegliederten Zeitschlitz kann eine Station Zeitschlitze reservieren.
Reserved-Modus für die Übertragung von Daten in erfolgreich reservierten Zeitschlitzen (keine Kollision mehr möglich).
Wesentlich ist, dass die in den einzelnen Stationen geführten Listen über Reservierungen miteinander zu jedem Punkt übereinstimmen, daher muss mitunter synchronisiert werden.
Beispiel: Satellit empfängt Reservierungswünsche und teilt erfolgreiche Reservierungswünsche mit
Drahtlose Kommunikation - Medienzugriffskontrolle
Zugriffsverfahren DAMA: PRMA
Implizite Reservierung (PRMA - Packet Reservation MA): Eine bestimmte Anzahl von Zeitschlitzen bilden einen Übertragungsrahmen,
der sich zyklisch wiederholt. Stationen belegen einen (leeren) Zeitschlitz gemäß dem “Slotted ALOHA”-
Prinzip. Ein einmal erfolgreich belegter Zeitschlitz bleibt in allen darauffolgenden
Übertragungsrahmen der erfolgreichen Station zugewiesen, aber nur solange, bis diese den Zeitschlitz nicht mehr benötigt und dieser somit leer bleibt.
Rahmen 1
Rahmen 2
Rahmen 3
Rahmen 4
Rahmen 5
1 2 3 4 5 6 7 8Zeitschlitz:
Kollision bei derBelegung
ACDABA-F
ACDABA-F
AC-ABAF-
A---BAFD
ACEEBAFD
Reservierung
A C D A B A F
A C A B A
A B A F
A B A F D
A C E E B A F Dt
WS 12/13 38
Drahtlose Kommunikation - Medienzugriffskontrolle
Zugriffsverfahren DAMA: Reservation-TDMA
Reservation Time Division Multiple Access Ein Rahmen besteht aus N Minizeitschlitzen und x Datenzeitschlitzen. Jede Station hat ihren Minizeitschlitz und kann darin bis zu k
Datenzeitschlitze reservieren (d.h. x= N * k). Im Daten-Teil des Rahmens können nicht benutzte Zeitschlitze gemäß
Round-Robin-Methode von anderen Stationen mitverwendet werden.
N Minischlitze N * k Datenschlitze
Reservierung fürdiesen Datenbereich
freie Zeitschlitze können zusätzlichgemäß Round-Robin mitbenutzt werden.
z.B. N=6, k=2
Rahmen
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Clock-Sync und IFS Statisches TDMA Carrier Sense Multiple Access (CSMA) Clear-Channel-Assessment (CCA) bei CSMA Klassisches und Slotted Aloha Demand Assigned Multiple Access (DAMA) Polling Inhibit Sense Multiple Access (ISMA) Multiple Access with Collision Avoidance (MACA) Backoff am Beispiel MACA MACA Durchsatzanalyse
Falls empfangstechnisch möglich können mobile Endgeräte von einer Zentralstation nach einem bestimmten Schema nacheinander abgefragt werden (polling) hier können prinzipiell die gleichen Techniken wie in Festnetzen
eingesetzt werden (vgl. Zentralrechner - Terminals).Beispiel: Randomly Addressed Polling
Basisstation signalisiert Empfangsbereitschaft an alle mobilen Endgeräte
sendebereite Endgeräte übertragen gleichzeitig kollisionsfrei eine Zufallszahl („dynamische Adresse“) mit Hilfe von CDMA oder FDMA
Basisstation wählt eine Adresse zur Abfrage der Mobilstation (Kollision möglich bei zufälliger Wahl der gleichen Adresse)
Basisstation bestätigt den korrekten bzw. gestörten Empfang und fragt sofort nächste Station ab
wurden alle Adressen bedient, so beginnt der Zyklus von neuem
WS 12/13 41
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Clock-Sync und IFS Statisches TDMA Carrier Sense Multiple Access (CSMA) Clear-Channel-Assessment (CCA) bei CSMA Klassisches und Slotted Aloha Demand Assigned Multiple Access (DAMA) Polling Inhibit Sense Multiple Access (ISMA) Multiple Access with Collision Avoidance (MACA) Backoff am Beispiel MACA MACA Durchsatzanalyse
Aktuelle Belegung des Mediums wird durch einen „Besetztton“ angezeigt auf der Verbindung von der Basisstation zu den mobilen Endgeräten zeigt
die Basisstation an, ob das Medium frei ist oder nicht Endgeräte dürfen bei belegtem Medium nicht senden sobald der „Besetztton“ aufhört, können die Endgeräte auf das Medium
zugreifen Kollisionen bei diesem unkoordinierten Zugriff werden wiederum von der
Basisstation über Bestätigungspakete und das Besetztzeichen an die Endgeräte gemeldet
Verfahren wird beim Datendienst CDPD eingesetzt (USA, in AMPS integriert)
Data and busy tone frequency are subject to different fadingand attenuation characteristics. Busy tone may possibly beunable to reach a communication neighbor of T1.
Motivation für spezielle MAC-VerfahrenMehrfachzugriff durch Raummultiplex (SDMA)Mehrfachzugriff durch Frequenzmultiplex (FDMA)Mehrfachzugriff durch Zeitmultiplex (TDMA)
Clock-Sync und IFS Statisches TDMA Carrier Sense Multiple Access (CSMA) Clear-Channel-Assessment (CCA) bei CSMA Klassisches und Slotted Aloha Demand Assigned Multiple Access (DAMA) Polling Inhibit Sense Multiple Access (ISMA) Multiple Access with Collision Avoidance (MACA) Backoff am Beispiel MACA MACA Durchsatzanalyse
MACA (Multiple Access with Collision Avoidance) setzt kurze Signalisierungspakete zur Kollisionsvermeidung ein RTS (request to send): Anfrage eines Senders an einen Empfänger bevor
ein Paket gesendet werden kann CTS (clear to send): Bestätigung des Empfängers sobald er