纯ALOHA
ALOHA是一种用于通过共享网络通道传输数据的介质访问控制 (MAC) 协议。使用此协议,可以将来自多个节点的多个数据流通过多点传输通道传输。ALOHA协议有两种类型——纯ALOHA和时隙ALOHA。
在纯ALOHA中,传输时间是连续的。只要一个站有可用的帧,它就会发送该帧。如果发生冲突并且帧被破坏,发送方会等待一段时间后重新传输。
工作原理
传输帧后,站点会等待一段时间以接收确认。如果在此时间内未收到确认,则站点假设帧由于冲突而被破坏并重新发送帧。
如果多个帧试图同时占用信道,则会发生冲突。这种情况在下图中显示:
纯ALOHA的吞吐量
设𝑇为帧时间,即传输1帧所需的时间。
设G为每帧时间的传输尝试次数。
在帧时间内生成𝑘个帧的概率由泊松分布给出:
$$P(k)=\frac{G^k e^{-G}}{k!}$$
由此我们可以说,在帧时间内生成0个帧(𝑘=0)的概率是$e^{-G}$。
在纯ALOHA的情况下,为了避免两个帧之间发生冲突,易受攻击的时间段等于两个帧时间,即2T。在2T时间内,平均传输尝试次数为2G。
在易受攻击的时间段内没有启动任何帧的概率为:
$$P(0) = e^{-2G}$。
吞吐量𝑆计算为每帧时间的传输尝试次数G乘以成功概率P(0)。
$$S = G.P(0)$$
$$S = G.e^{-2G}$$
纯ALOHA的最大吞吐量
当G=0.5时,吞吐量最大。
因此最大吞吐量为:
$S_{max}$ = $0.5e^{-2*0.5}$ = $\frac{1}{2e}= 0.184$
因此,可以看出纯ALOHA的最大吞吐量只有18.4%。
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