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2026-02-10T20:19:31Z

纯ALOHA协议（Pure ALOHA）：消歧義

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'''ALOHA网络'''（{{langx|en|ALOHAnet}}，或{{lang|en|ALOHA}}），也称为'''ALOHA系统'''（{{lang|en|ALOHA system}}），是由美国[[夏威夷大学]]所开发的实验性[[电脑网络]]系统。在1971年6月开始成功运作，是世界上第一个无线资料网络。[[Aloha]]在夏威夷語中有希望、愛、和平以及幸福等意思。

== 歷史 ==
1968年，在夏威夷大学，由[[诺曼·艾布拉姆森]]与其同事领导开发ALOHAnet。于1971年成功建立。

ALOHAnet使用新的介质访问技术，称为ALOHA随机存取（ALOHA random access）。因为在1970年代，美国尚未批准供电脑网路通讯用的无线电频带，所以最初ALOHAnet是以 UHF 频段来运作。在此之外，ALOHAnet还可以使用以有线宽频为基础的[[以太网]]，以及梅莉莎（Marisat）卫星网路（现称为Inmarsat）来通讯。

在1980年代初期，移动电话网络兴起。1985年后，[[Wifi]]网络也开始建立，ALOHA随机存取技术也能够通过这两种介质来通讯。

在1980年代，ALOHA频段只能够使用 1G 移动电话的频段来进行有限的控制与信号传输。1990年代，[[马帝·马柯能]]与芬兰电信（Telecom Finland）的工程师，为了在 2G 行动电路中发展[[短信]]功能，大幅度扩展了ALOHA频段。

== ALOHA协议 ==
'''ALOHA协议'''处于[[OSI模型]]中的[[数据链路层]]。它属于[[随机存取协议]]（Random Access Protocol）中的一种。它分为纯ALOHA协议和分段ALOHA协议。

== 纯ALOHA协议（Pure ALOHA） ==
[[File:Pure_ALOHA1.svg|thumb]]
* 当传输点有数据準備好的时候<ref>{{Cite book |title=資通網路 |author=向勝 |publisher=高點出版社}}</ref>，它会立即向通讯频道传送。
* 接收点在收到数据后，会ACK传输点。
* 如果接收的数据有错误，接收点会向传输点发送NACK。
* 当网络上的两个传输点同时向频道传输数据的时候，会发生冲突，这种情况下，两个点各自等待一段随机长度的时间后，再次尝试传送。
因为有太多的传输冲突，对纯ALOHA协议进行了改进。

== 分段ALOHA(Slotted ALOHA) ==
[[File:Slotted_ALOHA.svg|thumb]]
这是对纯ALOHA协议的一个改进。改进之处在于，它把频道在时间上分段，每个传输点只能在一个分段的开始处进行传送。每次传送的数据必须少于或者等于一个频道的一个时间分段。这样大大的减少了传输频道的冲突。

== 计算 ==

=== 通过量 ===
如果假设传输点对频道的使用是符合[[泊松分布]]的话，我们可以得以下公式：

纯ALOHA协议：

<math>S=Ge^{-2G}</math>

分段ALOHA协议：

<math>S=Ge^{-G}</math>

S是通过量，G是提供的流量（每单位时间通过的数据包数量）.

从这个公式我们可以看出，对纯ALOHA来说，当G = 0.5 的时候，S 达到最大值 18.4%. 只有当<math>G\le0.5</math>的时候，纯ALOHA系统才处于稳定状态。对分段ALOHA来说，当G = 1 的时候，S 达到最大值 36.79%.只有当<math>G\le1</math>的时候，分段ALOHA系统才处于稳定状态。

=== 平均数据包延迟 ===
纯ALOHA协议：

<math>\bar{D} = e^{2G} + ( e^{2G} - 1 )\bar{B} </math>

分段ALOHA协议：

<math>\bar{D} = 0.5 + e^{G} + ( e^{G} - 1 )\bar{B} </math>

<math>\bar{D}</math>是平均数据包延迟。它是频道接通延迟和数据包传输时间之和（不包括系统排队等待延迟）.<math>\bar{B}</math>是平均回退延时。它取决于统计函数的选择。当它为0的时候，<math>\bar{D}</math>达到最小值。0.5是等待到时间段开始点的平均等待时间。

== 应用 ==

在实际应用当中，分段ALOHA协议主要应用在手机网络通信中。而纯ALOHA协议因为其较高的频道冲突很少被使用。但是ALOHA的仍然是很多新的无线通信标准比如[[Wi-Fi]]的理论基础。

{{DEFAULTSORT:ALOHAnet}}
[[Category:網際網路歷史]]
[[Category:介质访问控制]]

ALOHAnet - 版本历史

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