ALOHAnet

ALOHA網絡（英語：ALOHAnet，或ALOHA），也稱為ALOHA系統（ALOHA system），是由美國夏威夷大學所開發的實驗性電腦網絡系統。在1971年6月開始成功運作，是世界上第一個無線資料網絡。Aloha在夏威夷語中有希望、愛、和平以及幸福等意思。

歷史[編輯]

1968年，在夏威夷大學，由諾曼·艾布拉姆森與其同事領導開發ALOHAnet。於1971年成功建立。

ALOHAnet使用新的介質訪問技術，稱為ALOHA隨機存取（ALOHA random access）。因為在1970年代，美國尚未批准供電腦網路通訊用的無線電頻帶，所以最初ALOHAnet是以 UHF 頻段來運作。在此之外，ALOHAnet還可以使用以有線寬頻為基礎的以太網，以及梅莉莎（Marisat）衛星網路（現稱為Inmarsat）來通訊。

在1980年代初期，流動電話網絡興起。1985年後，Wifi網絡也開始建立，ALOHA隨機存取技術也能夠通過這兩種介質來通訊。

在1980年代，ALOHA頻段只能夠使用 1G 流動電話的頻段來進行有限的控制與信號傳輸。1990年代，馬帝·馬柯能與芬蘭電信（Telecom Finland）的工程師，為了在 2G 行動電路中發展短訊功能，大幅度擴展了ALOHA頻段。

ALOHA協議[編輯]

ALOHA協議處於OSI模型中的數據鏈路層。它屬於隨機存取協議（Random Access Protocol）中的一種。它分為純ALOHA協議和分段ALOHA協議。

純ALOHA協議（Pure ALOHA）[編輯]

當傳輸點有數據需要傳送的時候，它會立即向通訊頻道傳送。
接收點在收到數據後，會ACK傳輸點。
如果接收的數據有錯誤，接收點會向傳輸點發送NACK。
當網絡上的兩個傳輸點同時向頻道傳輸數據的時候，會發生衝突，這種情況下，兩個點各自等待一段隨機長度的時間後，再次嘗試傳送。

因為有太多的傳輸衝突，對純ALOHA協議進行了改進。

分段ALOHA(Slotted ALOHA)[編輯]

這是對純ALOHA協議的一個改進。改進之處在於，它把頻道在時間上分段，每個傳輸點只能在一個分段的開始處進行傳送。每次傳送的數據必須少於或者等於一個頻道的一個時間分段。這樣大大的減少了傳輸頻道的衝突。

計算[編輯]

通過量[編輯]

如果假設傳輸點對頻道的使用是符合泊松分佈的話，我們可以得以下公式：

純ALOHA協議：

$S=Ge^{-2G}$

分段ALOHA協議：

$S=Ge^{-G}$

S是通過量，G是提供的流量（每單位時間通過的數據包數量）.

從這個公式我們可以看出，對純ALOHA來說，當G = 0.5 的時候，S 達到最大值 18.4%. 只有當 $G\leq 0.5$ 的時候，純ALOHA系統才處於穩定狀態。對分段ALOHA來說，當G = 1 的時候，S 達到最大值 36.79%.只有當 $G\leq 1$ 的時候，分段ALOHA系統才處於穩定狀態。