数据链路层介质访问控制——信道划分、随机访问和轮询访问

介质访问控制

介质访问控制是数据链路层的子层，通过采取一定的措施，使共享信道的节点之间通信不会发生相互干扰。常用的介质访问控制方法有：信道划分介质访问控制、随机访问介质访问控制和轮询访问介质访问控制。

一、信道划分介质访问控制

信道划分介质访问控制通过多路复用技术实现，当传输介质的带宽超过传输单个信号所需的带宽时，通过在一条介质上同时携带多个传输信号的方式提高传输系统利用率。信道划分方式可以分为：频分多路复用（FDM）、时分多路复用（TDM）、波分多路复用（WDM）和码分多路复用（CDM）。

1. 频分多路复用

将多路基带信号调制到不同频带载波上，再进行叠加形成一个复合信号的多路复用技术。每个子信道分配的带宽可以不相同，但是总和不能超过信道总带宽。优点是充分利用了传输介质的带宽，系统效率高；技术成熟，实现容易。

2. 时分多路复用

将一条物理信道按照时间分成若干个时间片，轮流分配给多个信号使用。在某一特定时刻，信道上只传送某一对设备之间的信号，但对于某一时间段而言，传送着按照时间分割的多路复用信号。但由于计算机数据的突发性，用户对已经分配的子信道利用率一般不高。统计时分多路复用（STDM, 又称异步时分多路复用）是TDM的一种改进，按需动态分配时隙，当终端数据要传送时，才会分配到时间片，可以提高线路利用率。

3. 波分多路复用

波分多路复用就是指光的频分多路复用，在光纤中传输多种不同波长（频率）的光信号，光信号之间互不干扰。最后利用波长分解复用器将各路波长分解出来。光波处于频谱的高频段，有很高的带宽，因此可以实现和多路的波分复用。

4. 码分多路复用

码分多路复用技术利用不同的编码来区分各路原始信号的一种复用方式。既可以共享时间，又可以共享空间。

码分多址是码分复用中采用的一种技术，其原理为将每比特时间分成m个更短的时间槽，称为芯片（clip），通常情况下每比特有64或128个芯片。每个站点被指定唯一的m为芯片序列。当站点要发送二进制数据1时，就发送分配的原芯片序列。当要发送二进制0时，便发送芯片序列的反码。当两个或多个站点同时发送时，各路数据在信道中被线性相加。为了从原信道中分离出各路信号，各个站点发送的芯片序列应是相互正交的。

通俗的讲，A站向C站发送的数据用一个向量来表示，B站向C站发送的数据用另一个向量来表示，两个向量要求相互正交。码分多路复用技术具有频谱利用率高、抗干扰能力强、保密性强、语音质量好等优点。还可以减少投资和降低运营成本，主要用于无线通信系统，特别是移动通信系统。

二、随机访问介质访问控制

在随机访问协议中，所有用户可以根据自己意愿随机发送信息，占用信道全部速率。为了解决随机接入产生的碰撞，每个用户需按照一定的规则反复重传他们的帧，直道该帧无碰撞的通过。常用协议有：ALOHA协议、CSMA协议、CSMA/CD协议和CSMA/CA协议。他们的核心思想为：胜利者通过争用获得信道，从而获得信息的发送权。因此也称争用型协议。

1. ALOHA协议

（1）纯ALOHA协议：
基本思想是当网络中任何一个站点需要发送数据时，可以不进行检测就发送数据。如果在一段时间内没有收到确认，该站点就认为传输过程发生了冲突。发送站点随机等待一段