歷史
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乙太網,以及梅莉莎(Marisat)衛星網路(現稱為Inmarsat)來通訊。
在1980年代初期,行動電話網路興起。1985年後,Wifi網路也開始建立,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 行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 行動電路中發展簡訊功能,大幅度擴展了ALOHA頻段。
ALOHA協定
ALOHA協定處於OSI模型中的數據鏈路層。它屬於隨機存取協定(Random Access Protocol)中的一種。它分為純ALOHA協定和分段ALOHA協定。
純ALOHA協定
•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,接收點會向傳輸點傳送NACK。
•當網路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協定進行了改進。
分段ALOHA
這是對純ALOHA協定的一個改進。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
通過量
如果假設傳輸點對頻道的使用是符合泊松分布的話,我們可以得以下公式:
純ALOHA協定:
![ALOHA網路](/img/4/41f/wZwpmLyYDMxAzMxgDNxMDN0UTMyITNykTO0EDMwAjMwUzL4QzL0QzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg)
分段ALOHA協定:
![ALOHA網路](/img/4/849/wZwpmL3gDO0gTO0MjN1ATN0UTMyITNykTO0EDMwAjMwUzLzYzLyAzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg)
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).
![ALOHA網路](/img/7/93b/wZwpmL1YzMxUTO4IDOzYTN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLygzL1AzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLyE2LvoDc0RHa.jpg)
![ALOHA網路](/img/2/7bc/wZwpmL1UzN4QzM4gTOzYTN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL4kzL0czLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg)
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%.只有當的時候,分段ALOHA系統才處於穩定狀態。
平均數據包延遲
純ALOHA協定:
![ALOHA網路](/img/a/386/wZwpmL0cjN1gzN0MDOzYTN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLzgzL3IzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg)
分段ALOHA協定:
![ALOHA網路](/img/1/31a/wZwpmL3YDO2kDMxADOzYTN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLwgzL4AzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg)
![ALOHA網路](/img/a/245/wZwpmLzMjN3UTMxgDM0YTN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL4AzL2IzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLyE2LvoDc0RHa.jpg)
![ALOHA網路](/img/8/a08/wZwpmLycjN5IzNzIzN0YzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLyczL2YzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg)
是平均數據包延遲。它是頻道接通延遲和數據包傳輸時間之和(不包括系統排隊等待延遲)。是平均回退延時。它取決於統計函式的選擇。當它為0的時候,達到最小值。0.5是等待到時間段開始點的平均等待時間。
套用
在實際套用當中,分段ALOHA協定主要套用在手機網路通信中。而純ALOHA協定因為其較高的頻道衝突很少被使用。但是ALOHA的仍然是很多新的無線通信標準比如Wi-Fi的理論基礎。