什么是共享信道。       

信道（Channel）指的是信號傳遞的通道，一般來說，信道兩邊為通信的雙方。而共享信道（Sharing Channel ）則顧名思義，是由多個通信用戶共同使用一個信道。打個比方來說，如果把火車比喻為信號，火車站比喻為通信方，那么一般信道就是火車站A通向火車站B的私有通道，不能有其他站點的火車竄入，而共享信道則是多個火車站共同使用一個火車鐵路。

共享信道形式多樣，有線形式的為常見的雙絞線，同軸電纜，光纖等，無線形式的為常見的WiFi等等。

實現(xiàn)訪問控制的手段       

就像上面的比喻一樣，多個火車共用一個鐵路，勢必會出現(xiàn)誰先用，誰后用的問題，如果全部站點的火車一起開出，就會出現(xiàn)車禍的慘劇。共享信道也是一樣的道理，如果共用這個信道的站點同時發(fā)出信息，勢必會在共享信道上發(fā)生沖突（collision），這樣下去就會誰也不能有效利用這個信道，這當然不是我們通信希望看到的。于是，我們就出現(xiàn)了各種防止出現(xiàn)沖突或者減少沖突的方法，這些方法中的思想多是基于復用思想的，且聽我一一道來。信道頻分復用。       

復用這個思想其實很簡單，在日常生活中也很容易看到相同的事例。比如整棟樓只有一個電腦，用戶很多，電腦很少，如果想要發(fā)送信息怎么辦呢？我們就把使用這個電腦的時間分為等長的一段段時間片，每個時間片由一個用戶使用電腦，到了時間之后就算沒有發(fā)送完全信息，那也得換下一個用戶使用。這種方式就是典型的時分復用（Time  Division Multiplexing ） 避免沖突方式。         

在這里首先先介紹的是頻分復用（ FDM，F(xiàn)requency Division Multiplexing），我們在通信原理中知道，信號在一個信道中傳遞，必須得把基帶信號調(diào)制到頻帶上，并且占用一定的頻帶寬度（帶寬），也就是說，每個信號是會占據(jù)一定寬度的頻帶的，而一個信道可以使用的頻帶通常是大于 一路信號的，因此我們可以把一個信道的可用頻帶劃分為多個頻段，然后將多路信號同時在這個信道上傳輸，這樣每路信號就不會發(fā)生沖突，而且可以在接收端完好地接受下來。這個過程如下圖所示：

這個方法通信質(zhì)量好，因為把一個共享信道在邏輯上劃分為了多個信道，分別給不同的用戶使用，但是存在一個很嚴重的問題，就是一個不同頻段之間的站點之間要通信，之間的協(xié)調(diào)方式復雜麻煩，而且一個信道的可用頻帶總是有限的，禁不住多次劃分。

信道時分復用。         

時分復用在上面的例子中已經(jīng)粗略介紹過了，而信道的時分復用也差不多，就是把使用這個信道的權(quán)限分為多個時間片（slot），在每個時間片未到時間的時候，僅允許一個用戶使用信道。這個方法不存在頻分復用中的不同站點調(diào)制頻率不同，解調(diào)麻煩的問題，但是也存在其他一些問題，比如說共享這個信道的用戶可能很多，那么同步這個系統(tǒng)時鐘的工作將變得很復雜?？赡苡腥艘獑柫耍瑸槭裁匆竭@個系統(tǒng)的時鐘呢？那是因為要做到分時間片，并且每個用戶按照這個時間片去 無沖突使用信道，那么每個用戶主機的時間必須是一致的，不然劃分時間片將變得毫無意義。 

而且劃分時間片的方式還有個問題，就是在多個用戶使用不頻繁，也就是輕載的情況下，效率不高，容易想象到，信道在這個時間片劃分給A使用，但是此時A卻沒有數(shù)據(jù)需要發(fā)送，這就白白浪費了信道。

共享信道訪問控制協(xié)議簡介       

在1和2中介紹到的兩種方式都是屬于無沖突方式訪問共享信道的一種，什么叫做無沖突呢？就是在這個規(guī)劃下，絕對不會發(fā)生一個站點的信號和另一個站點的信號發(fā)生沖突的意思，與此相對應的有競爭式協(xié)議（如ALOHA，CSMA等等）。

首先要明確這種共享信道訪問控制協(xié)議基本上都是基于時分復用的，每個時刻在信道上都只能有一路信號，但是他并不是傳統(tǒng)上的劃分時間片，而是利用協(xié)議去控制。共享信道訪問控制協(xié)議可以分為無沖突協(xié)議和競爭式協(xié)議兩種，無沖突正如上面所說的，不會發(fā)生一個站點和另一個站點發(fā)生沖突的情況，而競爭式協(xié)議則是發(fā)送的多方競爭式地利用信道，有可能發(fā)生沖突，我們要做的是減小沖突的幾率并提高信道使用的效率（最大吞吐量）。

共享信道訪問控制協(xié)議         

實現(xiàn)共享信道訪問控制協(xié)議，也是屬于OSI/RM網(wǎng)絡模型中的數(shù)據(jù)鏈路層中的MAC（Media Access Control）子層需要關(guān)心的事情，在這里我們把共享信道訪問控制協(xié)議稱為 MAC協(xié)議 。根據(jù)訪問形式劃分，根據(jù)訪問的控制形式，可以分為 集中式控制 和 分布式控制 兩種。集中式控制就是在整個沖突域（共用一個共享信道，可能發(fā)生沖突的區(qū)域）采用一個服務器作為集中式控制機，分時地給每個主機以訪問權(quán)限，集中式控制有個很大的問題就是如果這個主機掛掉了，那么整個沖突域的其他主機將無法通信，這樣的網(wǎng)絡可靠性就太低了。而分布式控制的出現(xiàn)解決了這個問題，因為在這個方案下，信道訪問權(quán)限是由整個沖突域內(nèi)的所有主機競爭或者協(xié)商下來的，就算是掛掉了一個也不會影響其他主機的正常使用。典型的分布式MAC機制有：輪轉(zhuǎn)，預約，爭用三種，接下來分別簡單介紹下，重點說明下爭用模式，因為目前最常使用的CSMA協(xié)議就是基于此的。

輪轉(zhuǎn)訪問機制       

輪轉(zhuǎn)其實就是前面已經(jīng)介紹過了的時分復用訪問模式，屬于 無沖突協(xié)議 ，典型的實現(xiàn)協(xié)議有輪詢和令牌環(huán)等，這個協(xié)議的缺點也是和前面所說的，在輕載的時候信道的使用效率低下，往往會造成信道的浪費。如下圖便是令牌環(huán)形網(wǎng)的一般形式，使用權(quán)限也就是令牌在站點之間傳遞。

預約訪問機制       

這個機制不是很了解，典型的協(xié)議有IEEE 802.16 ，適用于長延時信道，具體地信息待以后再補充了。

爭用訪問機制     

爭用訪問機制是我們要討論的重點，它是現(xiàn)在常用的CSMA/CD協(xié)議的基礎，特點在于輕載的時候訪問時延短，重載時沖突嚴重。我們將在下一篇文章里具體討論這個機制。