純ALOHA


ALOHA是一種用於透過共享網路通道傳輸資料的介質訪問控制 (MAC) 協議。使用此協議,可以將來自多個節點的多個數據流透過多點傳輸通道傳輸。ALOHA協議有兩種型別——純ALOHA和時隙ALOHA。

在純ALOHA中,傳輸時間是連續的。只要一個站有可用的幀,它就會發送該幀。如果發生衝突並且幀被破壞,傳送方會等待一段時間後重新傳輸。

工作原理

傳輸幀後,站點會等待一段時間以接收確認。如果在此時間內未收到確認,則站點假設幀由於衝突而被破壞並重新發送幀。

如果多個幀試圖同時佔用通道,則會發生衝突。這種情況在下圖中顯示:

純ALOHA的吞吐量

設𝑇為幀時間,即傳輸1幀所需的時間。

設G為每幀時間的傳輸嘗試次數。

在幀時間內生成𝑘個幀的機率由泊松分佈給出:

$$P(k)=\frac{G^k e^{-G}}{k!}$$

由此我們可以說,在幀時間內生成0個幀(𝑘=0)的機率是$e^{-G}$。

在純ALOHA的情況下,為了避免兩個幀之間發生衝突,易受攻擊的時間段等於兩個幀時間,即2T。在2T時間內,平均傳輸嘗試次數為2G。

在易受攻擊的時間段內沒有啟動任何幀的機率為:

$$P(0) = e^{-2G}$。

吞吐量𝑆計算為每幀時間的傳輸嘗試次數G乘以成功機率P(0)。

$$S = G.P(0)$$

$$S = G.e^{-2G}$$

純ALOHA的最大吞吐量

當G=0.5時,吞吐量最大。

因此最大吞吐量為:

$S_{max}$ = $0.5e^{-2*0.5}$ = $\frac{1}{2e}= 0.184$

因此,可以看出純ALOHA的最大吞吐量只有18.4%。

更新於:2020年9月23日

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