Giao thức Aloha ~ Blog tổng quan về viễn thông

Thứ Tư, 4 tháng 4, 2012

Giao thức Aloha

05:00

Unknown

Giao thức ALOHA

Một tập các tiêu chuẩn để trao đổi thông tin giữa hai hệ thống máy tính hoặc hai thiết bị máy tính với nhau được gọi là giao thức (Protocol).Các giao thức còn được gọi là nghi thức hoặc định ước của mạng máy tính.

Để đánh giá khả nǎng của một mạng được phân chia bởi các trạm như thế nào. Hệ số này được quyết định chủ yếu bởi medium access (hiệu quả sử dụng môi trường truy xuất) của giao thức, môi trường này ở dạng tuyến tính hoặc vòng..

Giao thức Aloha là giao thức OSI lớp 2 cho mạng LAN với Broadcast topology

Về cơ bản bước đầu phương thức này là:

* Nếu có dữ liệu,thì gửi dữ liệu
* Nếu tin xung đột với đường truyền khác thì sẽ gửi lại sau (sau 1 khoảng thời gian backoff ngẫu nhiên)

Pure Aloha có thông lượng cực đại khoảng 18.4%.Điều này có nghĩa là khoảng 81.6% tổng băng thông đã bị bỏ phí mất do xung đột gói.Tính toán thông lượng cơ bản dựa trên giả thiết rằng toàn bộ quá trình tới sau một Điểm Phân Phối với số trung bình tới của 2G tới trên mỗi 2X giây.Bởi vậy tham số Lam-đa tại Điểm Phân Phối là 2G.Đỉnh đạt tới G=0.5 dẫn đến kết quả là thông lượng cực đại 0.184 (tức là 18.4%)

Một bước phát triển mới của giao thức Aloha là Slotted Aloha, nó rời rạc hóa khe thời gian và tăng thông lượng cực đại lên tới 36.8%. Một trạm chỉ có thể gửi ở bắt đầu của khe thời gian,và do đó xung đột được giảm thiểu. Trong trường hợp số trung bình của toàn bộ lượng đến là G tới trên 2X giây,nó đẩy tham số Lam-đa tới G. Thông lượng đạt cực đại cho G=1.

* Có thể làm giảm xác suất xung đột khung
* Tạo các khe thời gian rộng X giây
* Các trạm chỉ được phép gưỉ khung khi bắt đầu một khe thời gian
* Backoff time là số nguyên lần khe thời gian

Cần chú ý rằng các đặc tính của Aloha vẫn không có nhiều sự khác biệt so với Wi-Fi,còn xung đột hệ thống vẫn còn nhiều bất cập trong các hệ thống này.Ví dụ như 802.11b với khoảng 2-4Mb/s thông lượng thực,trái với lý thuyết là 11Mbit/s thông lượng cực đại.
Lịch sử

Norm Abramson là một giáo sư khoa học tại Stanford,và đồng thời cũng là một người ham mê lướt sóng . Sau khi đến Hawaii vào năm 1969, Abramson đã có lời đề nghị được làm việc tại Đại Học Hawaii.Năm 1970 Abramson bắt đầu làm việc tại một trạm hệ thống giao tiếp dữ liệu vô tuyến được tài trợ bởi Larry Robert nơi có nhiệm vụ liên lạc các đảo ở Hawai lại với nhau.

Mạng chuyển mạch gói không dây đầu tiên trên thế giới . Abramson sau đó đã cố gắng để có IMP(Interface Message Processor) từ Roberts và đã kết nối ALOHAnet với ARPANET đặt tại đảo chính vào năm 1972.Đây là lần đầu tiên một hệ thống khác được kết nối với ARPAnet.

Một số biển thể của giao thức Aloha(như Slotted Aloha) còn xuất hiện sau giao thức giao diện vô tuyến các mạng không dây thông dụng như ARDIS,Mobitex,CDPD,GSM

Aloha Mode

* X: Transmission time X=L/R
* S:Throughput số Frame truyền thành công trong X giây
* G:Load số yêu cầu truyền trung bình trong X giây
* P success: xác suất truyền khung thành công
* S=GP success
* Bắt đầu truyền khung trong X giây sẽ có khả năng bị xung đột,ngược lại sẽ có khả năng thành công nếu truyền sau 2X giây

Bổ xung

Với mục đích ban đầu là tạo ra một mạng thông tin liên lạc vô tuyến giữa các khu vực khác nhau của đại học Hawai nằm trên các đảo khác nhau, vì thế mạng ALOHA ra đời. Là một trong các phương thức truyền tin sử dụng chung kênh truyền dẫn, ở đây là kênh vô tuyến; vì sử dụng kênh vô tuyến nên một lúc chỉ có một trạm gửi và một trạm nhận. Có thể có nhiều trạm trên cùng một mạng.

Khi 2 trạm cùng gửi thì sẽ gây ra xung đột và buộc phải gửi lại gói tin, tuy nhiên ở đây áp dụng thuật toán Back-off tức là sau một khoảng thời gian được chọn dựa trên thuật toán cùng tên thì mới gửi lại, đối với Slotted ALOHA thì Back-off là một số nguyên lần của Time-slot, tuy nhiên không quá 15.

ALOHA trong thổ ngữ của Hawai có nghĩa là "xin chào", hiểu ý nghĩa ở đây vừa là mạng chuyển mạch gói vô tuyến đầu tiên trên thế giới vừa giống như khi ta gọi điện, ta nói "alo".

Một phương thức khác có nguyên tắc khá giống ALOHA, tuy nhiên đưa ra nhiều giải pháp để giảm, tránh và khắc phục lỗi hơn là CSMA (Carrier Sensor Media Access - Đa truy cập cảm ứng (theo dõi) sóng mang), tức là nó sẽ theo dõi kênh truyền chung, nếu phát hiện có trạm khác đang gửi thông tin thì nó sẽ không gửi tin,...