2022计算机考研:计算机网络之ALOHA协议
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ALOHA协议
ALOHA协议分为纯ALOHA协议和时隙ALOHA协议两种
1)纯ALOHA协议
纯ALOHA协议的基本思想是,当网络中的任何一个站点需要发送数据时,可以不进行任何检测就发送数据。如果在一段时间内未收到确认,那么该站点就认为传输过程中发生了冲突。发送站点需要等待一段时间后再发送数据,直至发送成功。 下图所示的模型不仅可以代表总线形网络的情况,而且可以代表无线信道的情况。
ALOHA协议的工作原理,每个站均自由地发送数据帧。
为简化问题,不考虑由信道不良而产生的误码,并假定所有站发送的帧都是定长的,帧的长度不用比特而用发送这个帧所需的时间来表示,在上图中用T0表示这段时间
当站1发送帧1时,其他站都未发送数据,所以站1的发送必定是成功的。但随后站2和站N-1发送的帧2和帧3在时间上重叠了一些(即发生了碰撞)。碰撞的结果是,碰撞双方(有时也可能是多方)所发送的数据出现了差错,因而都须进行重传。 但是发生碰撞的各站并不能马上进行重传,因为这样做必然会继续发生碰撞。纯ALOHA系统采用的重传策略是让各站等待一段随机的时间,然后再进行重传。 若再次发生碰撞,则需要再等待一段随机的时间,直到重传成功为止。
假设网络负载(T0时间内所有站点发送成功的和未成功而重传的帧数)为G,则纯ALOHA网络的吞吐量(T0时间内成功发送的平均帧数)为S=Ge-2G。当G=0.5时,S约等于0.184,这是吞吐量S可能达到的最大值。可见,纯ALOHA网络的吞吐量很低。 为了克服这一缺点,产生了时隙ALOHA协议。
(2)时隙ALOHA协议
时隙ALOHA协议把所有各站在时间上同步起来,并将时间划分为一段段等长的时隙(slot),规定只能在每个时隙开始时才能发送一个帧,从而避免了用户发送数据的随意性,减少了数据产生冲突的可能性, 提高了信道的利用率。
时隙的长度T0使得每个帧正好在一个时隙内发送完毕。每个帧在到达后,一般都要在缓存中等待一段小于T0的时间,然后才能发送出去。 在一个时隙内有两个或两个以上的帧到达时,在下一个时隙将产生碰撞。碰撞后重传的策略与纯ALOHA类似。
时隙ALOHA网络的吞吐量S与网络负载G的关系是S=Ge-G。当G=1时,S约等于0.368,这是吞吐量S可能达到的极大值。可见,时隙ALOHA网络比纯ALOHA网络的吞吐量大了1倍。
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