aloha (世界上最早的無線電計算機通訊網)
是世界上最早的無線電計算機通訊網。它是2023年美國夏威夷大學的一項研究計畫的名字。70年代初研製成功一種使用無線廣播技術的分組交換計算機網路,也是最早最基本的無線資料通訊協議。取名aloha,是夏威夷人表示致意的問候語,這項研究計畫的目的是要解決夏威夷群島之間的通訊問題。aloha網路可以使分散在各島的多個使用者通過無線電通道來使用中心計算機,從而實現一點到多點的資料通訊。
背景編輯
第乙個使用無線電廣播來代替點到點連線線路作為通訊設施的計算機系統是夏威夷大學的aloha系統。
aloha系統模型
aloha系統模型
它始建於2023年,這個系統所採用的技術是地面無線電廣播技術,採用的協議就是有名的aloha協議,叫做純aloha(pure aloha)。以後,在此基礎上,又有了許多改進過的aloha協議被用於衛星廣播網和其它廣播網路。
從通訊的角度來說,地球同步通訊衛星相當於在太空中安裝了乙個固定的微波轉播台,由它與地球上的衛星地面站進行互相通訊,或者通過地球通訊衛星上的**器,實現地面站之間的通訊,已經出現了分頻多重進接(fdma)、分時多重進接(tdma)、分碼多重進接(cdma)和空分多址(sdma)等多種技術的通訊方式。
九十年代是移動通訊大發展的年代,它的迅速發展基於以下幾個方面原因:
分類編輯
aloha協議分為純aloha協議和時隙aloha兩種。
純aloha協議
時隙aloha吞吐量
時隙aloha吞吐量
純aloha協議的思想很簡單,只要使用者有資料要傳送,就儘管讓他們傳送。當然,這樣會產生衝突從而造成幀的破壞。但是,由於廣播通道具有反饋性,因此傳送方可以在傳送資料的過程中進行衝突檢測,將接收到的資料與緩衝區的資料進行比較,就可以知道資料幀是否遭到破壞。同樣的道理,其他使用者也是按照此過程工作。如果傳送方知道資料幀遭到破壞(即檢測到衝突),那麼它可以等待一段隨機長的時間後重發該幀。
對於區域網lan,反饋資訊很快就可以得到;而對於衛星網,傳送方要在 270ms 後才能確認資料傳送是否成功。通過研究證明,純aloha協議的通道利用率最大不超過18.4%( )。
純aloha協議的工作原理和特點
工作原理:站點只要產生幀,就立即傳送到通道上;規定時間內若收到應答,表示傳送成功,否則重發。
重發策略:等待一段隨機的時間,然後重發;如再次衝突,則再等待一段隨機的時間,直到重發成功為止
優點:簡單易行
缺點:極容易衝突
競爭系統:多個使用者以某種可能導致衝突的方式共享公用通道的系統
純aloha協議效能分析
t0 幀的傳送時延
吞吐量s 在幀的傳送時間t0內成功傳送的平均幀數
網路負載g 在t0內總共傳送的平均幀數(包括傳送成功的幀和因衝突未傳送成功的幀)。
則:吞吐量
極大值為 g = 0.5時,s = 0.184
時隙aloha(s-aloha)
2023年,roberts發明了一種能把通道利用率提高一倍的通道分配策略,即時隙aloha協議。他的思想是用時鐘來統一使用者的資料傳送。辦法是將時間分為離散的時間片,使用者每次必須等到下乙個時間片才能開始傳送資料,從而避免了使用者傳送資料的隨意性,減少了資料產生衝突的可能性,提高了通道的利用率。在時隙aloha系統中,計算機並不是在使用者按下回車鍵後就立即傳送資料,而是要等到下乙個時間片開始時才傳送。這樣,連續的純aloha就變成離散的時隙aloha。由於衝突的危險區平均減少為純aloha的一半,因此時隙aloha的通道利用率可以達到36.8%(1/e),是純aloha協議的兩倍。但對於時隙aloha,使用者資料的平均傳輸時間要高於純aloha系統。
工作原理
基本思想:把通道時間分成離散的時間槽,槽長為乙個幀所需的傳送時間。每個站點只能在時槽開始時才允許傳送。其他過程與純aloha協議相同。
通道效率:衝突危險區是純aloha的一半,所以, ;與純aloha協議相比,降低了產生衝突的概率,通道利用率最高為36.8%。
時隙aloha和純aloha比較
時隙aloha和純aloha比較
重發策略:同純aloha ,等待一段隨機的時間,然後重發;如再次衝突,則再等待一段隨機的時間,直到重發成功為止。
代價:需要全網同步;可設定乙個特殊站點,由該站點傳送時鐘訊號
時隙aloha協議效能分析:
t0 乙個資料幀的傳送時間
吞吐量s 在幀的傳送時間t0內成功傳送的平均幀數
網路負載g 在t0內總共傳送的平均幀數(包括傳送成功的幀和因衝突未傳送成功的幀)。
則:吞吐量
極大值為 g = 1.0時,s = 0.368
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