TrưỜng đẠi học bách khoa hà NỘi việN ĐIỆn tử viễn thông báo cáo bài tập lớn môN: HỆ thốNG viễn thôNG

Do sẽ có đụng độ mà mất khung thông tin, một câu hỏi đặt ra là: đâu là tỉ suất truyền khung thành công của các trạm trong mạng?

Giả sử có N trạm muốn truyền dữ liệu, mỗi trạm truyền khung thông tin của mình trong một slot với xác suất p. Xác suất để một trạm trong N trạm truyền thành công S(p) được tính như sau:

S(p) = Np(1-p)^N-1

Khi p = 1/N, S(p) đạt giá trị cực đại (1 - 1/N)^N-1

Đánh giá hiệu năng của slotted ALOHA:

• 
  Thời gian “nhạy cảm”:
  

• 
  Thông lượng kênh:
  

• 
  Khảo sát cực trị của S:
  

Thông lượng kênh của ALOHA đạt giá trị cực đại tại 0,184 (hay 18%) khi giá trị của tải đầu vào G (là số lần truy nhập trung bình trong một đơn vị thời gian) đạt giá trị 0,5 (50%); Slotted ALOHA đạt cực trị tại 0.36 khi giá trị của tải đầu vào G đạt 1.0 (100%)

2.2.2 CSMA - Carrier Sense Multiple Access

Các giao thức mà trong đó các trạm làm việc lắng nghe đường truyền trước khi đưa ra quyết định mình phải làm gì tương ứng với trạng thái đường truyền đó được gọi là các giao thức có "cảm nhận" đường truyền (carrier sense protocol). Cách thức hoạt động của CSMA như sau: lắng nghe kênh truyền, nếu thấy kênh truyền rỗi thì bắt đầu truyền khung, nếu thấy đường truyền bận thì trì hoãn lại việc gởi khung.

Có ba giải pháp :

• 
  Theo dõi không kiên trì (Non-persistent CSMA): Nếu đường truyền bận, đợi trong một khoảng thời gian ngẫu nhiên rồi tiếp tục nghe lại đường truyền.
  
• 
  Theo dõi kiên trì (persistent CSMA): Nếu đường truyền bận, tiếp tục nghe đến khi đường truyền rỗi rồi thì truyền gói tin với xác suất bằng 1.
  
• 
  Theo dõi kiên trì với xác suất p (P-persistent CSMA):Nếu đường truyền bận, tiếp tục nghe đến khi đường truyền rỗi thì truyền gói tin với xác suất bằng p.
  

Hậu quả của đụng độ là: khung bị mất và toàn bộ thời gian từ lúc đụng độ xảy ra cho đến khi phát xong khung là lãng phí.

2.2.2.1. CSMA với cơ chế theo dõi đụng độ (CSMA/CD – CSMA with Collision Detection)

CSMA/CD, cũng giống như các giao thức trong LAN khác, sử dụng mô hình quan niệm như trong hình sau :

Tại thời điểm t₀, một trạm đã phát xong khung của nó. Bất kỳ trạm nào khác có khung cần truyền bây giờ có thể cố truyền thử. Nếu hai hoặc nhiều hơn các trạm làm như vậy cùng một lúc thì sẽ xảy ra đụng độ. Đụng độ có thể được phát hiện bằng cách theo dõi năng lượng hay độ rộng của xung của tín hiệu nhận được và đem so

Đặt T_prop là thời gian lan truyền tín hiệu giữa hai đầu mút xa nhau nhất trên đường truyền tải.

• 
  Tại thời điểm t, A bắt đầu phát đi khung dữ liệu của nó.
  
• 
  Tại t + T_prop-ε, B phát hiện kênh truyền rảnh và phát đi khung dữ liệu của nó.
  
• 
  Tại t + T_prop, B phát hiện sự đụng độ.
  
• 
  Tại t + 2T_prop-ε, A phát hiện sự đụng độ.
  

Việc hủy bỏ truyền khung ngay khi phát hiện có đụng độ giúp tiết kiệm thời gian và băng thông, vì nếu cứ tiếp tục truyền khung đi nữa, khung đó vẫn hư và vẫn phải bị hủy bỏ.

Làm lại sau khi đụng độ: Sau khi bị đụng độ, trạm sẽ chạy một thuật toán gọi là back-off dùng để tính toán lại lượng thời gian nó phải chờ trước khi gởi lại khung. Lượng thời gian này phải là ngẫu nhiên để các trạm sau khi quay lại không bị đụng độ với nhau nữa.

Thuật toán back-off hoạt động như sau :

• 
  Rút ngẫu nhiên ra một con số nguyên M thõa: 0 ≤ M ≤ 2^k. Trong đó k = min(n,10), với n là tổng số lần đụng độ mà trạm đã gánh chịu.
  
• 
  Kỳ hạn mà trạm phải chờ trước khi thử lại một lần truyền mới là M*T_w.
  
• 
  Khi mà n đạt đến giá trị 16 thì hủy bỏ việc truyền khung. (Trạm đã chịu đựng quá nhiều vụ đụng độ rồi, và không thể chịu đựng hơn được nữa)
  

2.2.2.2 CSMA với cơ chế tránh xung đột (CSMA/CA - Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance)

Quy tắc quan trọng nhất, cũng được biết đến đối với các tình huống giao tiếp khác liên quan đến nhiều người tham gia, như sau: chỉ một người tại một thời điểm có thể truyền / nói. Nếu mọi người giao tiếp lẫn lộn, không ai có thể hiểu được các bài phát biểu. Trong trường hợp này, sự đóng góp của mỗi gói dưới dạng gói dữ liệu cũng có thể chồng chéo lên nhau trong mạng. Điều này được gọi là xung đột  : các gói dữ liệu gặp nhau và do đó xa rời nội dung của chúng.

Phương pháp CSMA / CA cố gắng giảm tần suất của các vụ va chạm này, đồng thời đưa ra một kế hoạch, một cấu trúc về cách thức tiến hành trong trường hợp xảy ra va chạm. Giao thức cũng rất quan trọng vì việc truyền trong mạng không dây không thể hoạt động theo thứ tự như với dây do công nghệ được sử dụng. Trong một mạng phi tập trung, tất cả những người tham gia phải tuân theo các quy tắc chung cùng nhau và do đó tổ chức giao tiếp giữa họ.

CSMA / CA giải quyết một số vấn đề xảy ra trong mạng không dây mà CSMA / CD không thể giải quyết được. Tuy nhiên, quá trình này không phải là không có nhược điểm: một mặt, một số trường hợp vấn đề không thể được giải quyết hoàn toàn và CSMA / CA mang đến những khó khăn mới.