[데이터통신] ALOHA

ALOHA

MAC protocol 기반의 Contention 타입 중 하나입니다. Pure ALOHA / Slotted ALOHA가 있습니다.

Pure ALOHA

전송할 데이터가 있을 때마다 해당 데이터를 전송합니다. 전송 후 receiver는 데이터를 수신받으면 Acknowledgement 피드백을 전송합니다. 만약 수신자가 ACK를 전송하지 않았다면, 같은 데이터들의 재충돌을 피하기 위해 랜덤 딜레이 이 후에 재전송합니다.

최대 효율은 18% 입니다.

포아송 분포를 따릅니다. 충돌의 경우, 2 단위 시간 이내에 패킷이 도착하면 충돌이므로 해당 확률은

$P_x(k) = \frac {(m)^k} {k!} e^{-m}, m = 2\lambda$

입니다. 따라서

$Pr(No\ Collision)\\ = Pr(No\ Packet\ Arrival)\\= P_x(0)\\ = e^{-2\lambda}$

이고 Throughput 의 경우에는 $\lambda e^{-2\lambda}$ 입니다. 이를 미분하여 최대값을 구하면 $\lambda = \frac 1 2$ 일 때이고 약 18%가 나옵니다.

Slotted ALOHA

단위 시간(Slot)마다 데이터를 전송할 수 있습니다. 하지만, 동기화 문제가 매우 어렵습니다.

최대 효율은 37% 입니다.

Slotted ALOHA의 경우, 단위 시간 이내에 도착하지 않으면 충돌이 아닙니다. 따라서 이 경우

$P_x(k) = \frac {(m)^k} {k!} e^{-m}, m = \lambda$

입니다. 따라서

$Pr(No\ Collision)\\ = Pr(No\ Packet\ Arrival)\\= P_x(0)\\ = e^{-\lambda}$

이고 Throughput 의 경우에는 $\lambda e^{-\lambda}$ 입니다. 이를 미분하여 최대값을 구하면 $\lambda = 1$ 일 때이고 약 37%가 나옵니다.