计算机网络--ALOHA.pdf

《计算机网络--ALOHA.pdf》的技术探讨主要集中在ALOHA信道的利用率和优化策略上。ALOHA是一种基本的介质访问控制协议，最初应用于卫星通信系统中，旨在解决多个用户共享同一无线信道的问题。 ALOHA系统的信道利用率在原始版本中并不高效，大约为0.599，即系统只利用了3B总带宽中的0.599B，效率约为0.20。与只有一个上行和一个下行信道的系统相比，有两个上行信道的ALOHA系统能提高约9%的效率。例如，如果有一个1Mbps的带宽，分配为500kbps的上行和500kbps的下行，最大吞吐量为184kbps；而如果改为两个333kbps的上行和一个333kbps的下行，吞吐量可提升至200kbps。 然而，即使如此，ALOHA系统仍然存在一个问题：如果有两个上行信道，但只有一个下行信道，那么当两个上行信道同时成功发送数据时，必须丢弃其中一个，因为无法同时在下行信道中传输。针对这个问题，提出了两种改进方案：一是卫星存储，即卫星可以暂时存储帧并在后续时间片中重播，但这会增加卫星的能源需求和重量；二是增加下行信道的数量，但这同样会带来成本和复杂性的增加。 ALOHA的预约机制是为了解决高负载下的信道利用率问题，通过时分多路复用(TDMA)的概念，预先为每个站点分配时间片，允许它们在指定的时间片内发送数据。Binder的方案中，每个站点固定拥有一段时间片，未使用的时间片会在下一轮竞争中开放。Crowther的方案则更灵活，时间片的使用权随成功发送的站点转移，适合站点数量动态变化的环境。Roberts的方案要求站点在发送前申请时间片，通过预约子时间片进行控制，确保公平和高效。 Jacobs等人提出的PODA协议结合了TDM和预约机制，将时间片分为数据发送和预约两部分，适应不同类型的流量需求，通过固定分配或竞争分配预约子时间片的方式，提升了系统的灵活性和性能。 ALOHA协议及其优化策略在计算机网络中扮演着重要的角色，它的发展反映了对无线信道共享问题的持续探索和解决方案的创新。这些技术不仅在早期的卫星通信中应用，也为现代无线网络的介质访问控制提供了理论基础。