📜  推导Pure ALOHA协议的效率

📅  最后修改于: 2021-06-28 08:39:32             🧑  作者: Mango

ALOHA系统的效率是逃避冲突的所有传输帧中没有被冲突捕获的部分。
考虑在他们的计算机(工作站)上有∞个交互式用户。每个用户正在输入或正在等待。最初,它们都处于键入状态。当用户键入一行时,该用户停止并等待。然后,该站发送包含该线路的帧,并检查信道以确认成功。如果成功,则用户将再次开始键入,否则,用户将等待并重新传输其帧很多时间,直到成功发送为止。

拍摄时间:
将帧时间定义为传输标准固定长度帧所需的时间量。
请注意,帧时间=帧长度/比特率

我们假设∞个用户根据泊松分布生成新帧,每帧时间平均N帧。 N> 1的值表示用户正在以比通道可以处理的速率更高的速率生成帧。因此,大多数框架都将面临碰撞。
因此,0

假设平均传输数为每帧时间G。因此, G≥N 。在低负载N≈0时,冲突较少,因此重传次数较少,G≈N。随着负载的增加,冲突很多,因此G>N。将所有这些结合起来,可以说,对于所有负载,都给出了吞吐量经过,

P 0 = S / G (成功传输的尝试帧的分数)
S = GP (每帧时间的吞吐量)

其中P’=帧不发生冲突的概率。

图中第3帧在没有碰撞的情况下完好无损到达的条件是什么?

令t =发送帧所需的时间。如果在t 0到(t 0 + t)之间的任何时刻生成帧1,则它将与帧3发生冲突。类似地,在(t 0 +1)与(t + 2t)之间生成的任何帧2也将与帧3发生冲突。根据泊松分布,在给定帧时间内生成k帧的概率由下式给出:

P [k] = [G k xe (-G) ] / k! (泊松分布)
其中G =愿意传输数据的站数

因此,生成零帧(即k = 0)的概率为3。

P [k] = [G 0 xe (-G) ] / 0!
P [k] = e -2G

如果间隔为两个帧时间长,则在该间隔内生成的平均帧数为2G。在“易受攻击的时间段”(可能发生冲突的时间)内发送另一帧的概率为:

P 0 = e -2G
图中显示了提供的流量G和吞吐量S之间的关系。它表明最大吞吐量出现在G = 0.5时
S = 0.5 xe -2 x 0.5
= 0.5 xe -1
= 0.184
= 18.4%

S(最大)= 0.184。因此,最佳的信道利用率是18.4%。这意味着82%的帧最终会发生冲突,因此丢失。