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Quiz: warum 2*Propagation‐Delay?

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Academic year: 2022

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(1)

Durchsatz von ALOHA und CSMA

Bildquelle: Andrew S. Tanenbaum, Computer Networks, 4th Edition, 2003

(2)

Beispiel:

CSMA mit Kollisionsdetektion: CSMA/CD

Start

Starte 

Paketübertragung

Ende Kollision derweil?

nein

ja

1 2 3

Stoppe 

Paketübertragung 1‐Persistent

P‐Persistent Nonpersistent

(3)

Binary‐Exponential‐Backoff

Wähle einen zufälligen Zeit‐Slot  k in {0,...,N‐1} und starte 

Übertragung zum Slot k

Setze N auf 2*N, wenn N<1024 Kollision?

Mehr als 16  Versuche?

Bemerkung: dies sind die  Parameter aus Ethernet.

Die Länge eines Zeitslots  wird auf 2*Maximum‐

Propagation‐Delay  festgelegt.

Setze maximale Anzahl  Slots N auf 2

Ende

Teile höherer Schicht mit,  dass Paket nicht ausstellbar

Start

nein

ja

ja

nein

Letztes

Frame Nächstes Frame

Contention‐Periode

(4)

Quiz: warum 2*Propagation‐Delay?

1 Maximales Propagation‐Delay sei 

…

2 Wie weit können Startzeitpunkte von zwei kollidierenden 

Nachrichten auseinander liegen?

Wie lange dauert es maximal bis alle die Kollision erkannt haben?

Also ist ab dem erstem Slot der Kanal einem Knoten sicher  zugewiesen. Dann kann keine Kollision mehr stattfinden.

(5)

Betrachte ein sehr kurzes Paket und etwas längeres Paket:

Also: Paket sollte groß genug sein, damit Sender die Kollision 

erkennen kann. Es sei p der maximale Propagation‐Delay und d die  Datenrate. Welche Größe g sollte das Paket mindestens haben?

CD erfordert Mindestpaketlänge

Sender 1

Sender 2 Empfänger 1

(6)

Multiple‐Access‐Protokolle

Kollisionsfreie und Limited‐Contention Protokolle

(7)

Bit‐Map‐Protokoll

Was ist Kanaleffizienz (Nutz‐Bits über insgesamt gesendete Bits)? 

N=Anzahl Slots; jeder Slot ein Bit; d=Anzahl Daten‐Bits Bei geringer Last:

Bei hoher Last:

• Wechsel zwischen Contention‐ und Frame‐Übertragungsphasen

• Es gibt eine feste Anzahl N von Knoten

• Jeder knoten hat eine eindeutige Nummer zwischen 0 und N‐1

Bildquelle: Andrew S. Tanenbaum, Computer Networks, 4th Edition, 2003

(8)

Binary‐Countdown

Binary‐Countdown am Beispiel

Bildquelle: Andrew S. Tanenbaum, Computer Networks, 4th Edition, 2003

Was ist Kanaleffizienz (Nutz‐

Bits über insgesamt gesendete  Bits)?

Bei geringer Last:

Bei hoher Last:

Wenn die Bits am Anfang als  Adresse des Absenders Teil der  Nachricht sind:

(9)

Wie erreicht man Fairness bei Binary‐Countdown?

Problem: Knoten mit größeren Adresswerten werden bevorzugt.

Idee: Binary‐Countdown nach Prioritätswerten.

Beispiel:

Knotenadressen: C H D A G B E F Prioritäten: 7 6 5 4 3 2 1 0

Wenn D erfolgreich gesendet hat, ändern sich Prioritäten wie folgt Knotenadressen: C H D A G B E F

Prioritäten: 7 6 5 4 3 2 1 0

(10)

Limited‐Contention‐Protokolle

Protokolle mit Contention (z.B. ALOHA, CSMA)

• Geringe Latenz bei geringer Last aber

• schlechte Kanaleffizienz bei hoher Last

Kollisionsfreie Protokolle (z.B. Binary Countdown)

• Hohe Latenz bei geringer Last aber

• gute Kanaleffizienz bei hoher Last Warum nicht ein Protokoll welches sich

• bei geringer Last wie ein Protokoll mit Contention

• und bei Hoher Last wie ein kollisionsfreies Protokoll verhält?

Zunächst: Was ist der Einfluss der Anzahl k Stationen auf die  Performance bei Protokollen mit Contention?

(11)

• Also: die Performance degradiert auch schon bei wenigen  übertragenden Knoten recht schnell.

• Idee: Versuche alle Teilnehmer in kleine Gruppe einzuteilen.

• Jede Gruppe kommt mal dran.

• Contention findet nur innerhalb der Gruppe statt.

Bildquelle: Andrew S. Tanenbaum, Computer Networks, 4th Edition, 2003

Erfolgswahrscheinlichkeit einer Übertragung

(12)

Adaptive‐Tree‐Walk‐Protokoll

Bildquelle: Andrew S. Tanenbaum, Computer Networks, 4th Edition, 2003

(13)

Adaptive‐Tree‐Walk‐Protokoll

Bildquelle: Andrew S. Tanenbaum, Computer Networks, 4th Edition, 2003

Level 1 Level 0

Level 2

(14)

Tafelbild

(15)

Multiple‐Access‐Protokolle

Wireless‐LAN‐Probleme

(16)

Ein ähnliches Problem; nur komplizierter…

S

1

T

1

S

2

T

2

Kollisionsdomäne

(17)

Das Hidden‐Terminal‐Problem

S

1

T

1

S

2

T

2

CSMA verhindert nicht, dass S2 sendet

Collision

(18)

Das Exposed‐Terminal‐Problem

S

1

T

1

S

2

T

2

CSMA verhindert, dass S2 sendet

(19)

Multiple‐Access‐Protokolle

Vermeiden von Hidden‐ und Exposed‐ Terminal‐Problem

(20)

Busy Tones

Daten‐Frequenz Busy‐Tone‐Frequenz

S

1

T

1

S

2

T

2

Busy tone

während des Empfangs

t1

t2

Andere Knoten sind während des Busy‐Tone‐Empfangs geblockt

Daten‐

übertragung

(21)

BT und das Hidden‐Terminal‐Problem

S

1

T

1

S

2

T

2

Busy‐Tone verhindert, dass S2 sendet

Busy Tone

(22)

BT und das Exposed‐Terminal‐Problem

S

1

T

1

S

2

T

2

Busy‐Tone verhindert nicht, dass S2 sendet

Busy‐Tone

(23)

Das Problem mit Busy‐Tones (1/2)

S

1

T

1

S

2

T

2

Daten‐ und Busy‐Tone‐Frequenz unterliegen unterschiedlichen Fading‐ und Dämpfungscharakteristiken. Busy‐Tone kann

möglicherweise Kommunikationsnachbarn von T1 nicht erreichen.

Busy‐Tone

Collision

SS 2012 Grundlagen der Rechnernetze ‐Medienzugriffskontrolle 66

(24)

Das Problem mit Busy‐Tones (2/2)

S

1

T

1

S

2

T

2

Busy‐Tone erreicht möglicherweise Knoten S2, welcher kein Kommunikationsnachbar ist.

Busy Tone

(25)

Eine bessere Lösung: CSMA & RTS/CTS

S

1

T

1

RTS

CTS

Data

NAV belegt das Medium für die Kommunikations‐

Dauer Beachte CTS‐

Antwortzeit

(26)

RTS/CTS und das HT‐Problem

S

1

T

1

S

2

T

2

CTS verhindert, dass S2 sendet

RTS

CTS CTS

(27)

RTS/CTS und das ET‐Problem

S

1

T

1

S

2

T

2

S2 hört CTS nicht und wir damit durch NAV nicht geblockt

RTS CTS

(28)

Quiz: wird das HT‐Problem immer verhindert?

S

1

T

1

T

2

S

2

RTS

CTS

Data

Example 1: Data‐CTS Collision

RTS

CTS

Data

S

1

T

1

S

2

T

2

Example 2: Data‐Data Collision

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