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ALOHA系統
鎖定
ALOHA系統歷史
1968年,在夏威夷大學,由諾曼·艾布拉姆森與其同事領導開發ALOHAnet。於1971年成功建立。
ALOHAnet使用新的介質訪問技術,稱為ALOHA隨機存取(ALOHA random access)。因為在1970年代,美國尚未批准供電腦網路通訊用的無線電頻帶,所以最初ALOHAnet是以 UHF 頻段來運作。在此之外,ALOHAnet還可以使用以有線寬頻為基礎的以太網,以及梅莉莎(Marisat)衞星網路(現稱為Inmarsat)來通訊。
在1980年代初期,移動電話網絡興起。1985年後,Wifi網絡也開始建立,ALOHA隨機存取技術也能夠通過這兩種介質來通訊。
在1980年代,ALOHA頻段只能夠使用 1G 移動電話的頻段來進行有限的控制與信號傳輸。1990年代,馬帝·馬柯能與芬蘭電信(Telecom Finland)的工程師,為了在 2G 行動電路中發展短信功能,大幅度擴展了ALOHA頻段。
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ALOHA系統ALOHA協議
ALOHA系統純ALOHA協議
- 當傳輸點有數據需要傳送的時候,它會立即向通訊頻道傳送。
- 接收點在收到數據後,會ACK傳輸點。
- 如果接收的數據有錯誤,接收點會向傳輸點發送NACK。
- 當網絡上的兩個傳輸點同時向頻道傳輸數據的時候,會發生衝突,這種情況下,兩個點各自等待一段隨機長度的時間後,再次嘗試傳送。
因為有太多的傳輸衝突,對純ALOHA協議進行了改進。
ALOHA系統分段ALOHA
這是對純ALOHA協議的一個改進。改進之處在於,它把頻道在時間上分段,每個傳輸點只能在一個分段的開始處進行傳送。每次傳送的數據必須少於或者等於一個頻道的一個時間分段。這樣大大的減少了傳輸頻道的衝突。
ALOHA系統計算
ALOHA系統通過量
如果假設傳輸點對頻道的使用是符合泊松分佈的話,我們可以得以下公式:
純ALOHA協議:
分段ALOHA協議:
S是通過量,G是提供的流量(每單位時間通過的數據包數量).
從這個公式我們可以看出,對純ALOHA來説,當G = 0.5 的時候,S 達到最大值 18.4%. 只有當
的時候,純ALOHA系統才處於穩定狀態。對分段ALOHA來説,當G = 1 的時候,S 達到最大值 36.79%.只有當
的時候,分段ALOHA系統才處於穩定狀態。
ALOHA系統平均數據包延遲
純ALOHA協議:
分段ALOHA協議:
ALOHA系統應用
在實際應用當中,分段ALOHA協議主要應用在手機網絡通信中。而純ALOHA協議因為其較高的頻道衝突很少被使用。但是ALOHA的仍然是很多新的無線通信標準比如Wi-Fi的理論基礎。
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