Grundlagen der Rechnernetze
Medienzugriffskontrolle
Medienzugriffskontrolle
Übersicht
• Multiplexing und Multiple‐Access
• Dynamische Kanalzuweisung Dynamische Kanalzuweisung
• Multiple‐Access‐Protokolle
• Spread‐Spectrum
• Orthogonal Frequency Division Multiplexing
• Orthogonal‐Frequency‐Division‐Multiplexing
Multiplexing und Multiple‐Access
Motivation
Generelles Problem in diesem Vorlesungskapitel
Unkontrollierter Medienzugriff führt zu
Multiple‐Access‐Kanal Nachrichtenkollisionen
Kapazität C bps Multiple Access Kanal
Mögliche Lösung: Multiplexing
N S bk äl it K ität N Subkanäle mit Kapazität
jeweils C/N bps
Wie erreicht man eigentlich Multiplexing eines Kanals?
Multiplexer Demultiplexer
Bildquelle: Prof. Karl, Vorlesung Rechnernetze, WS 2011/2012
Wie erreicht man eigentlich Multiplexing eines Kanals? ...
Frequency‐Division‐Multiplexing (FDM)
To Z To Z
(in frequency 1) (in frequency 2) To Z (in frequency 1)
Bildquelle: Prof. Karl, Vorlesung Rechnernetze, WS 2011/2012, Andrew S. Tanenbaum, Computer Networks, 4th Edition, 2003
FDM‐Implementation
Bildquelle: William Stallings, „Data and Computer Communications“, Seventh Edition, 2004
FDM‐Implementation
Bildquelle: William Stallings, „Data and Computer Communications“, Seventh Edition, 2004
Time‐ und Space‐Division‐Multiplexing
Time‐Division‐Multiplexing (TDM)
To Z To Z
Space‐Division‐Multiplexing (SDM)
To Z
To Z
Bildquelle: Prof. Karl, Vorlesung Rechnernetze, WS 2011/2012
TDM‐Implementation
Bildquelle: William Stallings, „Data and Computer Communications“, Seventh Edition, 2004
TDM‐Implementation
Bildquelle: William Stallings, „Data and Computer Communications“, Seventh Edition, 2004
Code‐Division‐Multiplexing (CDM)
r
1s
1n dbr eit e
Zeit
Ba n e B andbr eit
eit e Zeit
B
r
2s
2Bandbr e
Zeit
Multiplexing und Multiple‐Access
• Auf der Physikalischen Schicht
– Multiplexing um eine Leitung für mehrere Multiplexing um eine Leitung für mehrere Übertragungen zugleich zu verwenden
– Beispiele: Kabel TV Telefon – Beispiele: Kabel‐TV, Telefon
• Auf der Verbindungsschicht
– Multiplexing um konkurrenten Zugriff auf ein geteiltes Medium zu kontrollieren
– Man spricht dann von Multiple‐Access – Also: FDMA TDMA CDMA SDMA
– Also: FDMA, TDMA, CDMA, SDMA
Statisches Multiplexing
• Auf der Physikalischen Schicht
– Medium wird in N Kanäle mit gleicher Bandbreite Medium wird in N Kanäle mit gleicher Bandbreite unterteilt
– Man spricht auch von statischem Multiplexing – Man spricht auch von statischem Multiplexing
• Multiplexing auf der Verbindungsschicht?
• Möglichkeit 1: Jedem Kommunikationspaar wird einer der N Kanäle der der physikalischen Schicht einer der N Kanäle der der physikalischen Schicht zugeordnet
Si ll
• Sinnvoll wenn
Kanal fasst die Datenrate der Quelle
Datenrate der Quelle sättigt immer den Kanal
Problem Traffic‐Bursts
• Datenverkehr mit Bursts bedeutet: große
Differenz zwischen Spitzen‐ und Durchschnittsrate
• Eine Hausnummer in Computer‐Netzen: Spitzen‐
versus Durchschnittsrate = 1000 : 1 versus Durchschnittsrate 1000 : 1
Mean Mean rate
ta ra te Ti
Time
Sour ce da S
Bildquelle: Prof. Karl, Vorlesung Rechnernetze, WS 2011/2012
Statisches Multiplexing und Traffic‐Bursts
• Statisch aufgeteilte Ressourcen müssen entweder:
Groß genug sein, um auch die Spitzendatenrate unmittelbar bedienen zu können
für den mittleren Fall
dimensioniert sein, aber wird benötigen dann einen Puffer
→ Ressourcenverschwendung, da die Linkkapazität im Mittel nicht ausgeschöpft wird
g
→ Was ist der Delay bis ein Paket übertragen werden kann?
Required rate ausgeschöpft wird
Packets
ta ra te
Mean Required rate
New packets
MUX
o ur ce da t rate
Queues
MUX
So Time
Bildquelle: Prof. Karl, Vorlesung Rechnernetze, WS 2011/2012
