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計算機網絡:随機通路媒體通路控制之ALOHA協定

在随機通路協定中,不采用集中控制方式解決發送資訊的次序問題,所有使用者能根據自己的意願随機地發送資訊,占用信道全部速率。在總線形網絡中,當有兩個或多個使用者同時發送資訊時,就會産生幀的沖突(碰撞,互相幹擾),導緻所有沖突使用者的發送均以失敗告終。為了解決随機接入發生的碰撞,每個使用者需要按照一定的規則反複地重傳它的幀,直到該幀無碰撞地通過。

這些規則就是随機通路媒體通路控制協定,常用的協定有ALOHA 協定、CSMA協定、CSMA/CD 協定和CSMA/CA協定等,它們的核心思想都是:勝利者通過争用獲得信道,進而獲得資訊的發送權。是以,随機通路媒體通路控制協定又稱争用型協定。随機媒體通路控制實質上是一種将廣播信道轉化為點到點信道的行為。

ALOHA協定

夏威夷大學早期研制的随機接入系統稱為ALOHA,它是Additive Link On-line HAwaii system的縮寫。ALOHA 協定分為純ALOHA協定和時隙ALOHA協定兩種。

  1. 純ALOHA 協定

純ALOHA協定的基本思想是,當網絡中的任何一個站點需要發送資料時,可以不進行任何檢測就發送資料。如果在一段時間内未收到确認,那麼該站點就認為傳輸過程中發生了沖突。發送站點需要等待一段時間後再發送資料,直至發送成功。

每個站均自由地發送資料幀。為簡化問題,不考慮由信道不良而産生的誤碼,并假定所有站發送的幀都是定長的,幀的長度不用比特而用發送這個幀所需的時間來表示,用T0表示這段時間。

當站1發送幀1時,其他站都未發送資料,是以站1的發送必定是成功的。但随後站2和站N-1發送的幀2和幀3在時間上重疊了一些(即發生了碰撞)。碰撞的結果是,碰撞雙方(有時也可能是多方)所發送的資料出現了差錯,因而都須進行重傳。但是發生碰撞的各站并不能馬上進行重傳,因為這樣做必然會繼續發生碰撞。純ALOHA系統采用的重傳政策是讓各站等待一段随機的時間,然後再進行重傳。若再次發生碰撞,則需要再等待一段随機的時間,直到重傳成功為止。

計算機網絡:随機通路媒體通路控制之ALOHA協定

純ALOHA 網絡的吞吐量很低。

2.時隙ALOHA協定

時隙ALOHA 協定把所有各站在時間上同步起來,并将時間劃分為一段段等長的時隙(Slot),規定隻能在每個時隙開始時才能發送一個幀。從 而避免了使用者發送資料的随意性,減少了資料産生沖突的可能性,提高了信道的使用率。時隙ALOHA網絡比純ALOHA網絡的吞吐量大了1倍。時隙的長度T使得每個幀正好在一個時隙内發送完畢。每個幀在到達後,一般都要在緩存中等待一段小于T的時間,然後才能發送出去。在一個時隙内有兩個或兩個以上的幀到達時,在下一個時隙将産生碰撞。碰撞後重傳與上面類似。

計算機網絡:随機通路媒體通路控制之ALOHA協定

參考資料:

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