Die Aloha-Protokolle ermöglichen es mehreren Stationen, Datenrahmen über denselben Kommunikationskanal zur gleichen Zeit zu senden. Dieses Protokoll ist eine einfache Kommunikationsmethode, bei der jeder Netzwerkstation die gleiche Priorität eingeräumt wird und unabhängig voneinander arbeitet.
Aloha ist ein Medium Access Control (MAC) Protokoll für die Übertragung von Daten über einen gemeinsamen Netzwerkkanal. Mit diesem Protokoll werden mehrere Datenströme, die von mehreren Knoten stammen, über einen Mehrpunktübertragungskanal übertragen.
Es gibt zwei Arten von Aloha-Protokollen – Pure Aloha und Slotted Aloha.
Was ist Pure Aloha?
Pure Aloha ist die grundlegende Form des Aloha-Contention-Mechanismus, bei dem datengesteuerte Datenrahmen von zahlreichen VSATs über einen gemeinsamen Kanal an den Satelliten gesendet werden. Es wurde erstmals 1970 an der University of Hawaii unter der Leitung von Norman Abramson eingesetzt.
- In Pure Aloha ist die Übertragungszeit kontinuierlich. Sobald eine Station einen verfügbaren Rahmen hat, sendet sie den Rahmen.
- Es kommt zu einer Kollision, wenn mehrere Rahmen versuchen, den Kanal gleichzeitig zu belegen. Wenn es zu einer Kollision kommt und der Rahmen zerstört wird, wartet der Sender eine zufällige Zeitspanne, bevor er ihn erneut sendet.
- Nach dem Senden eines Rahmens wartet eine Station eine bestimmte Zeit, um eine Bestätigung zu erhalten. Wenn die Bestätigung innerhalb dieser Zeit nicht empfangen wird, geht die Station davon aus, dass der Rahmen aufgrund einer Kollision zerstört wurde, und sendet den Rahmen erneut.
Aufgrund der sprunghaften Natur des Verkehrs in einem Netzwerk ist die Möglichkeit von Datenrahmenkollisionen bei Verwendung des Pure Aloha-Protokolls recht hoch. Keine der Stationen ist daran interessiert, ob eine andere Station zu diesem Zeitpunkt sendet oder nicht. Wenn also mehrere Datenpakete über denselben Kanal ausgestrahlt werden, kollidieren sie.
Was ist Slotted Aloha?
Slotted Aloha wurde 1972 von Robert als Verbesserung gegenüber Pure Aloha eingeführt.
- Bei Slotted Aloha tritt eine erfolgreiche Datenübertragung nur dann auf, wenn jeder Slot jeweils nur einen Datenrahmen sendet. Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit von Kollisionen erheblich reduziert.
- Die Zeit ist in diskrete Intervalle unterteilt, die als “Slots” bezeichnet werden und einem Rahmen entsprechen. Die Kommunikationsstationen vereinbaren die Slot-Grenzen.
- Jede Station kann nur einen Rahmen in jedem Slot senden. Die Stationen können auch nicht zu einem beliebigen Zeitpunkt senden, wenn ein Rahmen verfügbar ist. Sie müssen auf den Beginn des nächsten Slots warten.
- Bleibt kein Datenpaket in einem der Slots gesendet, bleibt der Slot leer. Es sollte beachtet werden, dass ein Paket, das nach einer Kollision keine Bestätigung erhält, als verloren angesehen wird und nach Berücksichtigung der Back-off-Zeit in einem anderen Slot erneut gesendet wird.
Es können jedoch immer noch Kollisionen auftreten. Wenn mehrere Rahmen zu Beginn eines Slots senden, treten Kollisionen auf.
Unterschied zwischen Pure Aloha und Slotted Aloha
Die folgende Tabelle hebt die wichtigen Unterschiede zwischen Pure Aloha und Slotted Aloha hervor.
| Merkmal | Pure Aloha | Slotted Aloha |
|---|---|---|
| Zeitslot | Beliebige Station kann jederzeit senden | Beliebige Station kann nur zu Beginn eines Zeitslots senden |
| Zeit | Kontinuierlich und nicht global synchronisiert | Diskret und global synchronisiert |
| Verwundbare Zeit | Verwundbare Zeit = (2xTt) | Verwundbare Zeit = Tt |
| Wahrscheinlichkeit | Wahrscheinlichkeit erfolgreicher Datenübertragung S = G * e^-2G | Wahrscheinlichkeit erfolgreicher Datenübertragung S = G * e^-G |
| Maximale Effizienz | 18,4% | 36,8% |
| Anzahl der Kollisionen | Verringert die Anzahl der Kollisionen nicht | Reduziert die Anzahl der Kollisionen um die Hälfte und verdoppelt somit die Effizienz |
Fazit
Sowohl Pure Aloha als auch Slotted Aloha sind Random-Access-Protokolle. Slotted Aloha ist eine Verbesserung gegenüber Pure Aloha, da es die Anzahl der Kollisionen reduziert und die Kapazität von Pure Aloha verdoppelt.
