Föreläsning 4. Multiplexering (1/2) Multiplexering (2/2) Multiplexering Närnät

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "Föreläsning 4. Multiplexering (1/2) Multiplexering (2/2) Multiplexering Närnät"

Ingrid Martinsson
för 8 år sedan
Visningar:

1 Föreläsning 4 Multiplexering Närnät 10/8/01 Gunnar Karlsson, Bengt Sahlin 1 Multiplexering (1/2) En länk bör kunna användas av flera sändare multiplexering = uppdelning av länken varje sändare allokeras en del av länken - en kanal fast kanal - en fast del av resursen tilldelas logisk kanal - kanalen definierad oberoende av den faktiska resurstilldelningen 10/8/01 Gunnar Karlsson, Bengt Sahlin 2 Multiplexering (2/2) multiplexeringen kan ske på följande sätt: dela upp rummet dela upp bandbredden dela upp kapaciteten kombinationer 10/8/01 Gunnar Karlsson, Bengt Sahlin 3

kanal - kanalen definierad oberoende av den faktiska resurstilldelningen 10/8/01 Gunnar Karlsson, Bengt Sahlin 2 Multiplexering (2/2)

2 Rumsmultiplexering delning av länkens fysiska medium En länk kan bestå av en kabel med flera fysiska ledare En sändare kan tilldelas en egen fysisk ledare exempel optiska kablar består ofta av en stor mängd individuella fysiska ledare 10/8/01 Gunnar Karlsson, Bengt Sahlin 4 Dela upp bandbredden (1/2) Frekvensmultiplexering (Frequency Division Multiplexing, FDM) dela upp bandbredden i frekvensband som inte överlappar för att minska chansen för störningar (överhörning) har man ett gap mellan frekvensbanden gapet kallas spärrband exempel: TV-sändning Våglängdsmultiplexeringn (WDM) dela upp våglängden används i optisk fiber 10/8/01 Gunnar Karlsson, Bengt Sahlin 5 Dela upp bandbredden (2/2) Koddelning (Code Division Multiplexing, CDM) varje sändare har en unik kod (ett unikt värde) som används för att representare en bit (en etta). Används inom radiokommunikation 10/8/01 Gunnar Karlsson, Bengt Sahlin 6

frekvensband som inte överlappar för att minska chansen för störningar (överhörning) har man ett gap mellan frekvensbanden gapet kallas spärrband exempel: TV-sändning Våglängdsmultiplexeringn (WDM)

3 Dela upp kapaciteten (1/2) tidsmultiplexering (Time Division Multiplexing, TDM) synkron transmissionsramar av fast längd (125 µs) ramen delas i tidsluckor, en eller flera per sändare luckans position identifierar kanalen (både sändare och mottagare) buffertar används för att bygga och ta emot paket 10/8/01 Gunnar Karlsson, Bengt Sahlin 7 Dela upp kapaciteten (2/2) Asynkron (statistisk TDM, intelligent TDM) en kanal identifieras av ett index (adress): logiska varje kanal består av egna ramar varje sändare skickar ramar vid behov adress samt längdfält en ram med adress kallas för paket ramarna kommer inte i någon given ordning asynkron TDM mera komplex än synkron 10/8/01 Gunnar Karlsson, Bengt Sahlin 8 Resurstilldelning (1/2) Tilldela sändarna kanaler efter och vid behov Synkron TDM: val av antal luckor per ram (multiplar av 64 kb/s) sändaren spärras om kanal inte kan erhållas outnyttjad kapacitet kan inte användas av andra kanalen passar kanske inte sändaren vid behov av 65 kb/s måste man begära en 128 kb/s kanal 10/8/01 Gunnar Karlsson, Bengt Sahlin 9

intelligent TDM) en kanal identifieras av ett index (adress): logiska varje kanal består av egna ramar varje sändare skickar ramar vid behov adress samt längdfält en ram med adress kallas för paket

4 Resurstilldelning (2/2) Asynkron TDM: godtycklig tilldelning kanal erhålls alltid, den är logisk kapaciteten kan dock vara knapp fast tilldelning, som synkron TDM fast med flexibel kanalkapacitet given kapacitet kan inte överstigas sändaren spärras om kapaciteten inte finns tillgänglig outnyttjad kapacitet kan komma kanaler med statistisk tilldelning tillgodo om tilldelad kapacitet överstiger sändtakten förkommer inga ramar 10/8/01 Gunnar Karlsson, Bengt Sahlin 10 Statistisk resurstilldelning (1/4) Sändare 1 N Buffert Betjänt Länk Med kvalitetskrav begränsning av sändtakten i snitt över någon tidsperiod tilldelad kapacitet överstiger sändarens snitt när många sändare är aktiva med en sändtakt som överstiger tilldelad kapacitet kan bufferten fyllas och paket förkomma 10/8/01 Gunnar Karlsson, Bengt Sahlin 11 Statistisk resurstilldelning (2/4) begränsning av snitt- och toppbehov, samt skurlängd (läckande hink) sändarna övervakas så att angivna värden inte överskrids om bufferten kan rymma skurar från alla sändare blir det ingen förlust annars kan man räkna ut sannolikheten för förlust, givet en modell för sändarnas beteenden oberoende av varandra, pendlar mellan av och sändning på toppvärdet 10/8/01 Gunnar Karlsson, Bengt Sahlin 12

sändtakten förkommer inga ramar 10/8/01 Gunnar Karlsson, Bengt Sahlin 10 Statistisk resurstilldelning (1/4) Sändare 1 N Buffert Betjänt Länk Med kvalitetskrav begränsning av sändtakten i snitt över

5 Statistisk resurstilldelning (3/4) Utan kvalitetskrav (sk best effort) sändarna skickar helt obehindrat, det som inte kommer fram får skickas om förutsätter att mottagaren har returkanal till sändaren kan vara tidsödslande om sträckan är lång sändarna försöker rätta sändtakten efter upplevd belastning på länken mottagaren rapporterar till sändaren via returkanal uppmätt fördröjning per paket upplevda förluster avvägning mellan fördröjning hos sändaren på grund av låg sändtakt och på grund av omsändningar vid paketförlust 10/8/01 Gunnar Karlsson, Bengt Sahlin 13 Statistisk resurstilldelning (4/4) kan ge högt utnyttjande av länkkapaciteten betjäning kan ske i FIFO-ordning eller enlig annan ordning kan prioritera fördröjningskänsliga paket 10/8/01 Gunnar Karlsson, Bengt Sahlin 14 Ett enkelt kösystem: M / M / 1 A(t) B(x) K buffertplatser m betjänter Notation för kösystem: A / B / m / K A: ankomstprocess, dvs tiderna mellan paketens ankomster B: betjäningsprocess, dvs paketens längd i tid Vanliga A och B: 3 [[ 7] = H λ 1 7 M som i markov: exponentialfördelade tider D som i deterministisk: konstanta tider G som i generell: godtycklig fördelning av tiderna K kan vara ändlig eller oändlig (utesluts då i noteringen) 10/8/01 Gunnar Karlsson, Bengt Sahlin 15

paket upplevda förluster avvägning mellan fördröjning hos sändaren på grund av låg sändtakt och på grund av omsändningar vid paketförlust 10/8/01 Gunnar Karlsson, Bengt Sahlin 13 Statistisk

6 Multiplexeringsbegrepp sändartyper: konstant behov temporärt temporärt, varierande spärrfri (deterministisk) kanalen har tillräckligt kapacitet för en sändare spärrning (statistisk) högre utnyttjandegrad man strävar till att inflödet av bitar till multiplexorn i snitt inte är större än länkens kapacitet multiplexeringen kan vara hybrid 10/8/01 Gunnar Karlsson, Bengt Sahlin 16 Betjäningsalgoritm används för att samordna sändningen FCFS (first come, first serve) LCFS (last come, first serve) 10/8/01 Gunnar Karlsson, Bengt Sahlin 17 Multiplexering i mobila nät FDMA (Frequency Division Multiple Access) frekvensmultiplexering används i privata mobila nät (t. ex. walkie-talkies) TDMA (Time Division Multiple Access) Tidsmultiplexering används i GSM WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) koddelning kommer att användas i UMTS 10/8/01 Gunnar Karlsson, Bengt Sahlin 18

Betjäningsalgoritm används för att samordna sändningen FCFS (first come, first serve) LCFS (last come, first serve) 10/8/01 Gunnar Karlsson, Bengt Sahlin 17 Multiplexering i mobila nät FDMA

7 Begrepp propageringstid, transmissionstid S: fysiskt avstånd V: fortskridningshastighet N: mängden bitar som skall sändas R: bittakten på länken 6 7 = S 9 7 = [ /8/01 Gunnar Karlsson, Bengt Sahlin 19 Närnät Local Area Network (LAN) ett nätverk inom ett begränsat geografiskt område, t. ex. ett kontor administreras ofta av inom företaget ett nätverk där paket skickas broadcast alla stationer kopplade till överföringsmediet kan motta informationen som sänds 10/8/01 Gunnar Karlsson, Bengt Sahlin 20 Tidsdelad länk Antag att ett paket är längre än vad länken är början kommer att nå mottagaren innan slutet skickats endast en sändare kan skicka paket åt gången två aktiva sändare ger en kollision: signalerna blandas och respektive mottagare kan inte urskilja något korrekt meddelande (CRC) hur bestämmer man vem som får skicka? förhindra kollision hantera kollision då den uppstår Två vanliga principer pollettring CSMA/CD buss 10/8/01 Gunnar Karlsson, Bengt Sahlin 21

ett kontor administreras ofta av inom företaget ett nätverk där paket skickas broadcast alla stationer kopplade till överföringsmediet kan motta informationen som sänds 10/8/01 Gunnar Karlsson, Bengt

8 3 1 1 till 2 Pollettring (1/2) 2 Ta emot Sänd Princip en pollett ges från sändare till sändare polletten utgörs t.ex. av slutflaggan om en sändare inte har paket att skicka vidarebefodras polletten annars tar sändaren polletten och skickar paketet en tagen pollett utgörs av flaggan (sista biten inverterad) mottagaren kopierar in paketet, medan sändaren tar bort det från ringen en ledig pollett skickas när paketets sista bit är tillbaka 10/8/01 Gunnar Karlsson, Bengt Sahlin 22 Pollettring (2/2) Utvecklad hos IBM i Zürich, standardiserad som IEEE IBM: produkter för 4 Mb/s och 16 Mb/s, kanske mer FDDI: ISO standard för 100 Mb/s optisk ring 10/8/01 Gunnar Karlsson, Bengt Sahlin 23 Ethernet (1/2) Carrier sense, multiple access with collision detection (CSMA/CD, standard IEEE 802.3) lyssna på länken, om ingen signal detekteras är det klart att sända sänd paketet men lyssna samtidigt på länken sluta sända omedelbart om signalen är störd vänta en slumpmässigt vald tid i intervallet (0, T) pröva på nytt att sända, sluta vid kollision, fördubbla vänteintervallet 10/8/01 Gunnar Karlsson, Bengt Sahlin 24

inverterad) mottagaren kopierar in paketet, medan sändaren tar bort det från ringen en ledig pollett skickas när paketets sista bit är tillbaka 10/8/01 Gunnar Karlsson, Bengt Sahlin 22 Pollettring

9 Ethernet (2/2) 1 1 till till 2 1 Avstånd 1 upptäcker kollisionen TId 3 3 upptäcker kollisionen 3 sänder ånyo 10/8/01 Gunnar Karlsson, Bengt Sahlin 25 Nya tekniker Fast Ethernet Switched Ethernet trådlösa närnät (Wireless LAN, WLAN) 10/8/01 Gunnar Karlsson, Bengt Sahlin 26

Gunnar Karlsson, Bengt Sahlin 25 Nya tekniker Fast Ethernet Switched

Relevanta dokument

Föreläsning 8. Multiplexering (1/2) Multiplexering (2/2) Mål

Föreläsning 8. Multiplexering (1/2) Multiplexering (2/2) Mål Föreläsning 8 Mål Förstå nyttan av multiplexering Förstå olika multiplexeringssätt Förstå begreepet transportnätverk Förstå begreppen PDH, SDH, SONET Känna till grundprinciperna bakom ATM Multiplexering