📜  推导 Pure ALOHA 协议的效率

📅  最后修改于: 2021-09-28 09:57:15             🧑  作者: Mango

ALOHA 系统的效率是所有传输帧中逃脱冲突的那部分没有陷入冲突的部分。
考虑在他们的计算机(站)上有 ∞ 数量的交互式用户。每个用户要么在打字,要么在等待。最初,它们都处于打字状态。当用户键入一行时,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,则用户将再次开始输入,否则,用户等待并重传其帧很长时间,直到成功发送。

帧时间:
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/比特率

我们假设 ∞ 数量的用户根据泊松分布生成新帧,每帧时间平均为 N 帧。 N > 1 的值表示用户正在以高于通道可以处理的速率生成帧。所以大部分帧都会面临碰撞。
因此 0

让每帧时间的平均传输次数为G。所以, G≥N 。在低负载 N ≈ 0 时,碰撞较少,因此重传次数较少,G ≈ N。随着负载的增加,碰撞较多,因此 G > N。结合所有这些,我们可以说对于所有负载,吞吐量是给定的经过,

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

其中 P’ = 帧不发生碰撞的概率。

图 3 中的第 3 帧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第 1 帧,那么它将与第 3 帧发生碰撞,类似地,在 (t 0 + 1) 和 (t + 2t) 之间生成的任何第 2 帧也会与第 3 帧发生碰撞. 根据泊松分布,在给定的帧时间内生成 k 帧的概率由下式给出

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

所以生成零帧即 k=0 的概率是 3。

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

如果间隔是两帧时间长,则该间隔期间生成的平均帧数为 2G。在易受攻击期间(可能发生冲突的时间)传输另一帧的概率为,

P 0 = e -2G
图显示了提供的流量 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
S= 0.5 xe -2 x 0.5
= 0.5 xe -1
= 0.184
= 18.4%

S(最大值) = 0.184。所以最好的信道利用率是 18.4%。这意味着 82% 的帧最终会发生冲突并因此丢失。