基于ALOHA技术提高卫星信道利用率
基于物理层网络编码的卫星时隙ALOHA策略
基于物理层网络编码的卫星时隙ALOHA策略朱巍;梁俊;肖楠;陈刘伟;刘玉磊【摘要】针对传统卫星时隙ALOHA系统由于高的数据冲突导致吞吐率低的问题,提出一种基于物理层网络编码的卫星时隙ALOHA策略.该策略通过引入物理层网络编码,使碰撞数据能以一定概率恢复.在此基础上定义了最佳的重传时隙数,让参与碰撞的用户在重传时隙以固定概率重发数据,在卫星收到所有重发数据后,就能完整恢复原始信息.同时对该策略进行了建模分析,并对系统吞吐率和平均发送等待时延进行理论推导.仿真结果表明,该策略能有效解决数据冲突,在带来一定发送等待时延的前提下,使系统吞吐率大大提高.【期刊名称】《计算机应用与软件》【年(卷),期】2015(032)011【总页数】5页(P134-138)【关键词】卫星通信;时隙ALOHA;物理层网络编码;碰撞重发【作者】朱巍;梁俊;肖楠;陈刘伟;刘玉磊【作者单位】空军工程大学信息与导航学院陕西西安710077;空军工程大学信息与导航学院陕西西安710077;空军工程大学信息与导航学院陕西西安710077;空军工程大学信息与导航学院陕西西安710077;空军工程大学信息与导航学院陕西西安710077【正文语种】中文【中图分类】TP802网络编码NC（Network coding）的概念最初在有线网络中提出，研究发现利用网络编码技术能大大提高系统资源利用率和提升网络吞吐量［1］。
无线网络的广播特性促进了网络编码在无线网络中的应用。
为减少相邻节点信号的相互干扰、提升吞吐量，文献［2］将网络编码的思想应用到物理层，提出了物理层网络编码PLNC（Physical layer network coding）的新概念，其基本思想是，引入合适的映射机制，在物理层上利用同时到达的电磁波本身具备的加性特点进行叠加，然后通过合适的调制和解调方案，使得物理层电磁波叠加可以映射到网络层的编码，并完成网络层的异或编码，使得干扰变成网络编码算法的一部分，从而有效提升吞吐量。
计算机网络期末复习题海战术之选择填空
1．在下列功能中，哪一个最好地描述了OSI模型的数据链路层？(A)A、保证数据正确的顺序、无错和完整B、处理信号通过介质的传输C、提供用户与网络的接口D、控制报文通过网络的路由选择2．在TCP/IP参考模型中，TCP协议工作在（ B ）。
A、应用层B、传输层C、互联网层D、网络接口层3．下列（ A ）是合法的E-mail地址。
A、mnetwork@B、@mnetworkC、mnetwork.ecjtu.jx@onlineD、4．计算机网络建立的主要目的是实现计算机资源共享，计算机资源主要指（ C ）。
A、软件与数据库B、服务器、工作站与软件C、硬件、软件与数据D、通信子网与资源子网5．对于IP地址为 202.101.208.17的主机来说，其网络号为（D）。
A、255.255.0.0B、255.255.255.0C、202.101.0.0D、202.101.208.06．目前交换机中使用最广泛的局域网交换技术是（D）。
A、ATM交换B、信元交换C、端口交换D、帧交换7.以下路由协议中，基于L-S算法的是（D）。
A、RIPB、IGRPC、EGPD、OSPF8.纯ALOHA信道的最好的利用率是（A）。
A、18.4%B、36.8%C、49.9%D、26.0%9.Ping用户命令是利用（B）报文来测试目的端主机的可达性。
A、ICMP源抑制B、ICMP请求/应答C、ICMP重定向D、ICMP差错10．802.3网络中MAC地址长度为（C）。
A、64位 B32位 C、48 位 D、128位11．在Internet域名体系中，域的下面可以划分子域，各级域名用圆点分开，按照（A）。
A、从右到左越来越小的方式分多层排列B、从右到左越来越小的方式分4层排列C、从左到右越来越小的方式分多层排列D、从左到右越来越小的方式分4层排列12.当A类网络地址34.0.0.0使用8位二进制位作子网地址时子网掩码为（B）。
A、255.0.0.0B、255.255.0.0C、255.255.255.0D、255.255.255.25513．CSMA的ｐ坚持协议中，当站点侦听到信道空闲时，它是（B）。
Aloha技术讨论
Aloha技术讨论1.ALOHA协议概述在数据⽹络中，⽬前已得到⼴泛应⽤的随机多址接⼊技术有两类：ALOHA多址和扩频码分多址（CDMA），它们是两种不同类型随机多址技术，在理论研究和实际应⽤中均占有重要地位。
ALOHA多址通信是指采⽤ALOHA信道结构的通信，可以使分散的多个⽤户通过⽆线电信道来使⽤中⼼计算机，从⽽实现⼀点到多点的数据通信。
最初是由夏威夷⼤学研究出来为了解决夏威夷群岛间通信问题的，⾃1970年以来，已设计了多种⽤于卫星通信和地⾯通信的ALOHA多址协议[1][2]。
它的主要优点为：允许⼤量间断性⼯作的发射机共享同⼀个信道，不需要路由选择与交换，建⽹简单。
利⽤ALOHA信道进⾏数据通信时，中⼼台或服务器只需要⼀个⾼速接⼝，⽽不必为⽹中每个⽤户提供单独接⼝。
但是ALOHA⽹的重要意义并不在于这是第⼀个⽤⽆线信道实现计算机通信的⽹络，⽽在于它⾸次在⽆线信道中引⼊了数据包⼴播结构，使每个⽤户随时都可以给另⼀个⽤户发送信息，完全不需要同步。
ALOHA系统分为两种典型的类型：纯ALOHA（P-ALOHA）和时隙ALOHA（S-ALOHA）。
下⾯将分别从他们的性能⼀⼀分析。
2.纯ALOHA协议纯ALOHA基本思想是：当⽤户有帧即可发送，采⽤冲突监听与随机重发机制。
这样的系统是竞争系统(contention system)。
在P-ALOHA系统中，任何时间有⼀⽤户要发送信息时，⽴即以定长信息包形式，将欲发送出去的信息送⼊信道。
即⽤户以随机⽅式抢占信道。
因为信道是⼴播式的，如果没有冲突出现，则认为是发射成功；若通信⽤户和其它⽤户发⽣碰撞，信息包和⼀个或更多其它⽤户信息包重叠，则发射失败，必须重发。
若还重叠，则随机独⽴的重新排定碰撞信息包，再⼀次重发，直⾄发射成功。
图2-1⽰出了P-ALOHA信道的典型例⼦。
有三个⽤户A,B,C共享⼀个ALOHA信道。
为了简化问题，我们假设传播时延为零。
即认为3个站点（⽤户）⾮常靠近。
卫星通信系统ALOHA技术分析论文
卫星通信系统ALOHA技术分析论文ALOHA技术属于一种随机多址通信技术，对于多个分散的用户来讲，借助ALOHA信道便可以使用中心计算机，完成一点到多点的数据通信。
该项技术建网简单，多个发射机可共用一个信道，即便通信网络中有多个用户存在，一个高速接口即可满足通信需求，同时可以保证不同用户之间信息发送的实效性[1]。
正是由于ALOHA技术所表达出的众多优点，已经被广泛应用于卫星通信系统中。
当前比拟常见的ALOHA技术主要包括纯ALOHA技术、时隙ALOHA技术、扩频ALOHA技术等几种，不同类型技术的工作原理存在一定差异。
首先，纯ALOHA技术出现最早，接入方式也最为简单，当站点有帧存在时，便会马上通过信道发送，在规定时间内收到应答，表示发送成功，否那么需重新发送，重发时需要暂时等待，然后在任意应时间点再次发送，直到最后发送成功。
卫星通信系统中的纯ALOHA技术，数据是否发送成功确实认时间最短为270ms，该技术信道利用率仅有18.4%。
其次，时隙ALOHA技术可以提高信道利用率，最高可达36.8%。
在使用时根据每一帧发送所用时间，将其作为一个时间槽，对信道时间进行划分，时槽开始后才可发送站点，如果发送不成功，那么按照纯ALOHA技术重发策略进行重发，直到发送成功[2]。
现阶段，在卫星通信系统中，时隙ALOHA技术的应用最为普遍，但是在工作过程中，信道负载的增大会影响系统稳定性，为防止饱和与振荡现象的出现，需要采取相应的稳态控制策略，比拟常见的主要包括输入控制、重发控制及输入重发控制三种。
采用输入控制策略时，为防止造成信道拥塞，应设定系统中的最大加压终端数量，对信道做出限制，当超过设定值后，不允许再接入用户分组。
采用重发控制策略时，为防止造成信道拥塞，应设定系统中的最大加压终端数量，并限制分组重发时间，当超过设定值后，延长重发延迟时间。
采用输入重发控制策略时，要同时控制信道内积压终端数量和分组重发时间。
ALOHA随机多址通信技术
FDMA或DAMA效率便很低，故需要采用随机多址技术。
目前已得到广泛应用的随机多址技术有两类：扩频码分多址(SS／CDMA)和ALOHA多址。
本文首先简单回顾ALOHA多址技术的发展过程，随后讨论ALOHA吞吐率和信道效率之间的关系，并着重介绍扩展ALOHA的基本原理，最后展望其应用前景。
2 ALOHA多址技术2.1 ALOHA网的历史回顾在60年代末期，随着数据业务的迅速增长，现有的电话网络已不能满足计算机联网的需要。
其基本原因在于，传统的电话网是多年前为连续话音通信设计的。
交互式时分共享的计算机系统中所传输的数据和电话网中所传输话音信号的主要区别是：(1)用户终端与计算机之间的数据传输具有突发性，两次突发之间有相当长的时间没有数据传送；(2)计算机网络中的数据通信具有非对称性，从中央计算机传送到用户终端的平均数据量远大于从终端发往中央计算机的平均数据量；(3)计算机数据通信所要求的可靠性远高于话音通信。
为了研究用于无线通信来取代传统的电话网络，以实现计算机通信的可行性，并决定在何种场合采用无线通信而不是传统的有线通信更为适宜，夏威夷大学于1968年9月开始研制ALOHA系统——一种实验性的计算机网络。
该系统于1971年6月建成，随后又通过租用的卫星话音信道与ARPANET相连接。
在此基础上，又于1973年建成了世界上第一个通过卫星(ATS－1)实现数据包广播的网络。
ALOHA网的重要意义并不在于这是第一个用无线信道实现计算机通信的网络，而在于它首次在无线信道中引入了数据包(又称分组)广播这一结构，这种结构与传统的点对点信道及分组交换网有很大不同，故称之为ALOHA信道。
通过这一公共的广播信道，网中的每个用户随时都可以给另一用户发送信息，完全不需要同步。
ALOHA信道的主要优点是：(1)允许大量间歇性工作的发射机共享同一信道，不需要路由选择与交换，建网简单。
(2)利用ALOHA信道进行数据通信时，中心台或服务器只需要一个高速接口，而不必为网中的每个用户提供一个单独的接口。
时隙ALOHA协议的信道效率
纯ALOHA协议
70年美国夏威夷大学提出。用于地面分组无线 电系统。
基本思想：
每个站可随时发送数据帧，然后监听信道看是 否产生冲突，若产生冲突，则等待一段随机的 时间重发，直到重传成功为止。
设发送一帧所需时间为T（帧时），且帧长固 定。
一个帧发送成功的条件：
必须在该帧发送前后各一段时间T内（一共有 2T 的时间间隔）没有其它帧发送。
局域网概述 局域网产生的原因 – 80年代，微型机发展迅速，彼此需要相互通信（近距离）， 共享资源； – 功能分布：分布式计算，分布式数据库。 定义 – 局域网是一种将小区域内的各种通信设备互连在一起的通
信网络。
局域网的三个属； – 在一个小区域内。
当G =1.0时， Smax = 0.368。 与纯ALOHA协议相比，降低了产生冲突的概
率，信道利用率最高为36.8%。
2. 载波监听多路访问协议CSMA
CSMA（Carrier Sense Multiple Access Protocols）
是在ALOHA协议的基础上提出来。 主要区别：增加一个载波监听协议（发送前监
取S < 10％。
分隙ALOHA协议
72年Robert提出。 基本思想： 把信道时间划分成离散的时间隙，隙长为一个帧
所 需的发送时间。每个站点只能在时隙开始时才允
许发 送。其他过程与纯ALOHA协议相同。
时隙ALOHA协议的信道效率
冲突危险区是纯ALOHA的一半，所以 S = G e-G
“非坚持”：一旦监听到信道忙，就不再坚持听下去， 而是延迟一段随机时间后重新再监听。
原理:
优点：减少了冲突的概率； 缺点：增加了信道空闲时间，数据发送延迟增大；
ALOHA[试题]
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Aloha百科名片1.000预约ALOHA1.000预约ALOHA展开0由来0英文缩写: Aloha 0中文译名: Aloha协议0分类: 运营与支撑0解释: Aloha协议或称Aloha技术、Aloha网，是世界上最早的无线电计算机通信网。
它是1968年美国夏威夷大学的一项研究计划的名字。
70年代初研制成功一种使用无线广播技术的分组交换计算机网络，也是最早最基本的无线数据通信协议。
取名Aloha，是夏威夷人表示致意的问候语，这项研究计划的目的是要解决夏威夷群岛之间的通信问题。
Aloha网络可以使分散在各岛的多个用户通过无线电信道来使用中心计算机，从而实现一点到多点的数据通信。
0背景0第一个使用无线电广播来代替点到点连接线路作为通信设施的计算机系统是夏威夷大学的ALOHA系统。
0ALO HA系统模型0它始建于1971年，这个系统所采用的技术是地面无线电广播技术，采用的协议就是有名的ALOHA协议，叫做纯ALOHA(Pure ALOHA)。
以后，在此基础时隙ALO HA吞吐量0ALOHA协议的思想很简单，只要用户有数据要发送，就尽管让他们发送。
当然，这样会产生冲突从而造成帧的破坏。
但是，由于广播信道具有反馈性，因此发送方可以在发送数据的过程中进行冲突检测，将接收到的数据与缓冲区的数据进行比较，就可以知道数据帧是否遭到破坏。
同样的道理，其他用户也是按照此过程工作。
如果发送方知道数据帧遭到破坏（即检测到冲突），那么它可以等待一段随机长的时间后重发该帧。
0对于局域网LAN，反馈信息很快就可以得到；而对于卫星网，发送方要在270ms 后才能确认数据发送是否成功。
通过研究证明，纯ALOHA协议的信道利用率最大不超过18.4%（1/2e）。
0纯ALOHA协议的工作原理和特点0工作原理：站点只要产生帧，就立即发送到信道上；规定时间内若收到应答，表示发送成功，否则重发。
0重发策略：等待一段随机的时间，然后重发；如再次冲突，则再等待一段随机的时间，直到重发成功为止0优点：简单易行0缺点：极容易冲突0竞争系统：多个用户以某种可能导致冲突的方式共享公用信道的系统纯ALOHA协议性能分析0T0 帧的发送时延0吞吐量S 在帧的发送时间T0内成功发送的平均帧数0网络负载G 在T0内总共发送的平均帧数（包括发送成功的帧和因冲突未发送成功的帧）。
一种改进的分组帧时隙ALOHA算法
基金项目：江苏省中小企业应用软件工程技术研究开发中心（JH10-42）；淮安市科技支撑计划（No. HAG2013068，No. HAG2010049）资助项目一种改进的分组帧时隙ALOHA 算法管小卫，傅伟，蒋道霞(江苏财经职业技术学院 计算机技术与艺术设计系，江苏淮安，223003)摘要：防碰撞算法是射频识别系统中提高标签识别效率的关键技术。
为提高汽车防盗定位系统中多标签识别率，本文分析了现有ALOHA 防碰撞算法存在时隙浪费、吞吐率低等缺点，提出了一种基于时间段分组的帧时隙ALOHA 算法。
该算法根据标签进入阅读器识别区内的时间顺序将标签分组，然后再使用帧时隙ALOHA 算法对每组内的标签进行识别。
仿真结果表明，相对现有的ALOHA 算法，本方法能有效提高系统的吞吐率且稳定，减少时隙浪费，提高了汽车标签的识别率。
关键词：射频识别；防碰撞；时间段分组；吞吐率 中图法分类号：TP301.6 文献标识码: AA modified grouping frame slotted ALOHA algorithmGUAN Xiao-Wei,Fu Wei,JIANG Dao-Xia(department of computer technology and artistic design,JiangSu V ocational and Technical College of Finance &Economics,Huai’an 223003,China)ABSTRACT ：Prevent collision algorithm is the key technologies to improve recognition efficiency of RFID recognition system. To improve more label recognition rate in the automobile theft-proof system, this paper analyses the deficiency of the existing ALOHA algorithm and puts forward a frame-slotted ALOHA algorithm based on grouping period. According to the time sequence when the labels run into the reader, the labels are tagged and identified using the proposed algorithm. The simulation results show that comparing with existing ALOHA algorithm this method can effectively improve the system throughput, reduce the waste of time slot and at last improve recognition rate of the car label. KEYWORDS ：RFID;anti-collision;grouping peroid;throughput1引言射频识别（RFID ）是一种非接触式自动识别技术。
aloha协议
aloha协议Aloha协议。
Aloha协议是一种用于多点数据传输的协议，最早由夏威夷大学提出。
它是一种简单而有效的协议，适用于无线网络、卫星通信等多点传输场景。
Aloha协议的提出对后来的网络通信协议设计产生了深远的影响，本文将对Aloha协议的原理、特点和应用进行介绍。
Aloha协议的原理非常简单，它允许多个发送方在同一信道上进行数据传输。
当一个发送方有数据要发送时，它就直接发送出去。
如果发送的数据没有发生冲突，那么接收方就能够正确接收到数据；如果发生了冲突，发送方会在一段随机的时间后重新发送数据。
这种随机的重传机制使得Aloha协议具有一定的抗干扰能力，能够在一定程度上提高数据传输的成功率。
Aloha协议有两种不同的实现方式，分别是纯Aloha和载波监听多点接入协议（CSMA）。
纯Aloha是最早提出的版本，它的特点是发送方在发送数据之前不会进行任何检测，直接发送出去。
而CSMA协议则是在发送数据之前会先监听信道，如果信道上有其他数据正在传输，就会等待一段时间再进行发送。
CSMA协议相对于纯Aloha来说，能够减少冲突的发生，提高了信道的利用率。
Aloha协议的应用非常广泛，特别是在无线传感器网络、卫星通信、无线局域网等领域有着重要的地位。
在无线传感器网络中，由于节点分布广泛，很难进行集中式的调度，因此Aloha协议能够很好地满足节点之间的数据传输需求。
在卫星通信领域，Aloha协议能够有效地提高卫星通信系统的数据传输效率，降低成本。
在无线局域网中，Aloha协议也被广泛应用，特别是在低负载情况下，能够提供较高的信道利用率。
总的来说，Aloha协议作为一种简单而有效的多点数据传输协议，对于无线网络、卫星通信等领域有着重要的意义。
它的成功应用不仅促进了相关领域的发展，也为后续的通信协议设计提供了有益的借鉴。
随着通信技术的不断发展，相信Aloha协议在未来会有更广泛的应用。
动态帧时隙ALOHA算法的改进
・
９８・ ０
计 算 机 应 用 研 究
第２ ９卷
撞 的标签尽可能映射到下一 帧的不同时隙。例如 ， 在阅读 器识 别范 围 内 有 两 个 标 签 ，Ｄ 分 别 为 Ｉ ＝（ １０ ０ ： Ｉ ＝ Ｉ Ｄ １００ ） ，Ｄ （１１０ ： １１１）。当 Ｗ＝１Ｌ Ｊ＝７时， 、， Ｊ 由式（ ） 以得 到 ｈｓ （Ｄ ） １可 ａｈ Ｉ 。 ＝
不 能无 限增 长。为 改进此 不足 ， 可从 以下三 个步骤优 化 算 法。首 先根 据 ｈｓ ａｈ函数 进行 时隙分 配 ， 标 签分 配 到 将 不 同的 时 隙； 次根 据 三 维估计 方法估 计标 签数 ， 其 为下一 周期调 整 帧长做 准备 ； 最后根 据估 计到 的标 签数 调 整 帧
ｓ ｏ ｈ ｔｗｉ ｈｅ ｓｍｅ ａ ｕ ｉｔ ｇ ｈ ｗｓｔ ａ ｔ ｔ ａ ｍｏ ｎｔｏ。ａ ｓ，ｔ ｓ ａｇ ｒｔｍ ｎ ｅｐｒｔ ｄ ｉ ｈｉ ｒｉｌ ｅ ｈｅ ｌａ ｔｔｍｅ ｓｏｓ ｈ ｈｉ ｌｏ ｉｈ ｉｔｒ ｅｅ ｎ ｔ ｓ ａｔｃｅ ｕｓ ｓｔ ｅ ｓ ｉ ｌｔ ．
匀是指 ｈ ｓ ａｈ函数能 以等概 率将标 签分 配到 时隙 上 ， 以使碰 撞
最小化 。
根据 ｈｓ ａｈ函数构造原则 ， 结合算法 的实 用性 ， 本文选择 下 面 的 ｈｓ ａｈ函数 ：
ｈｓ （Ｄ）＝（Ｄ ｗ） Ｌ ｜ ａｈ Ｉ Ｉ／ ％ ， （） １
长并不 能无 限增 加 ， 因此 ， 态 帧时 隙 Ａ Ｏ Ａ算 法在 标签 数 动 ＬＨ
ＧＵＯ Ｚ ｉ ａ ｈ ｈ— ｏ ｔ
，
ＣＨＥ ＮＧ ｉ — ｎ ，Ｚ Ｌｎ ｌ ｉ ＨＯ Ｙａ — ０ ｇ Ｕ ｎ ｃ ｎ ，ＧＵ Ｊ ｎ ｈ ａ ｕ －ｕ
aloha协议
aloha协议Aloha协议是一种简单的分组访问控制协议，用于在无线局域网中进行分组传输，并具有良好的适应性和可扩展性。
它被广泛应用于多种无线通信系统，如无线传感器网络和卫星通信系统。
本文将介绍Aloha协议的工作原理、优点和应用。
Aloha协议的工作原理非常简单。
当一个终端节点要发送数据时，它会预先检测信道是否空闲。
如果信道被占用，则终端节点会等待一段随机的时间后再次尝试发送。
如果信道是空闲的，终端节点将立即发送数据。
当其他终端节点接收到数据时，它们会向发送方发送一个确认信号，告知数据已成功接收。
如果发送方没有收到确认信号，它会再次尝试发送数据。
这种简单的反馈机制确保了数据的可靠传输。
Aloha协议具有一些重要的优点。
首先，它是一种分布式协议，不需要任何集中式的控制。
每个终端节点以相同的权重竞争信道，因此协议具有良好的公平性。
其次，Aloha协议具有良好的适应性。
它可以根据信道的实际负载进行动态调整，以提高信道利用率。
如果信道利用率较低，终端节点可以较快地发送数据。
如果信道利用率较高，终端节点可以较慢地发送数据，以避免冲突。
此外，Aloha协议还具有很好的可扩展性。
新的终端节点可以随时加入网络，而无需对现有的终端节点进行修改。
Aloha协议已被广泛应用于多种无线通信系统。
其中一个重要应用是无线传感器网络。
在无线传感器网络中，许多分散的传感器节点通过无线信道进行通信。
Aloha协议的简单性使得它非常适用于传感器节点之间的通信。
此外，由于传感器节点通常具有有限的处理能力和内存资源，Aloha协议也具有较低的计算和存储要求。
另一个重要的应用是卫星通信系统。
卫星通信系统需要在不同的地理位置之间传输大量的数据。
Aloha协议的分布式特性和良好的适应性使得它在卫星通信系统中表现出色。
例如，在卫星通信系统中，地面站和卫星之间可以使用Aloha协议进行数据传输。
由于地面站之间的距离较远，信道质量可能变化较大。
aloha协议
竭诚为您提供优质文档/双击可除aloha协议篇一：aloha协议的性能分析aloha系统性能分析每个用户可以在任意时刻发达自己的帧，发送一帧需要t时间，发送失败的用户会重传帧。
设两者合并起来的帧发送过程是一个泊松过程，到达率为t时间内到达g帧。
显然g必须小于1。
网络的吞吐量s=g*p0，其中p0为一帧成功发送的概率从上图可以看出，当某用户在t0+t时刻发送帧时，当且仅当[t0,t0+2t]时段内没有其他用户发送帧，因此p0=p{[t0,t0+2t]时段内没有其他用户发送帧}=p{k=0}=(g*2)keg*2/k!|k0=e2g2g所以s=g*e当g=0.5时，取最大值0.5e-1=0.184优化方案：每个用户只能在固定的时隙点才能发送帧，即在0，t,2t,3t,…这些点才能发送或重传帧。
则当某用户在t0+t时刻发送帧时，当且仅当[t0,t0+t]时段内没有其他用户想发送帧即可。
所以p0=p{[t0,t0+t]时段内没有其他用户发送帧}=p{k=0}=gkeg/k!|k0=e所以s=g*egg当g=1时，取最大值e-1=0.368p0表示在对应时间段内没有用户发送帧的概率，即p0表示某用户发送成功的概率，1-p0为发送失败的概率。
对于该用户，它发送k次才能成功的概率等于p0*(1-p0)k-1.平均发送次数为p0*(1p0)k1k11egp0说明发送成功需要的发送次数与到达率有指数关系篇二：aloha协议介绍aloha协议和它的后继者csma/cd都是随机访问或者竞争发送协议。
随机访问意味着对任何站都无法预计其发送的时刻；竞争发送是指所有发送的站自由竞争信道的使用权。
aloha协议或称aloha技术、aloha网，是世界上最早的无线电计算机通信网。
aloha协议的思想很简单，只要用户有数据要发送，就尽管让他们发送。
当然，这样会产生冲突从而造成帧的破坏。
但是，由于广播信道具有反馈性，因此发送方可以在发送数据的过程中进行冲突检测，将接收到的数据与缓冲区的数据进行比较，就可以知道数据帧是否遭到破坏。
ALOHA技术及在海事卫星中的应用
除数据 业 务十 分繁 忙或 数据 很 长之外 ，若一 般数 碰撞 。为 防止再 次发生 碰撞 ，各个 分站 需分别 等待不 同
据 的 传 输 仍 沿 用 电话 业 务 中使 用 的 ＦＤＭＡ 或 ＴＤＭＡ 的时 间后再 重发 一次 。可见 ，每个 发射 控制单 元必须 装
预分 配方式 ，则其 通道 利用率 都机等 待时 间。
是 随机 的 。因此 全 网不 需 要 同步 所有 接 收 站 都接 收
１ 分 组通信 方式 的提 出
到该 分 组 ，但 只有 首部 中地 址 符 合 收方 站 的 才 被检 测
分 组通 信 方 式 （Ｐａｃｋｅｔ）是从 ＴＤＭＡ方 式 中分 化 出 。经检 验 没 有 发现 错 误 。便 发 一应 答 信号 ，否则 不 应
链接 。并且 可 以随时发 送数 据 。
所存 “副本 ”就 可消去 。
随着卫 星通 信 事业 的发 展 ，数据 传输 业 务越 来越
接 收 站 有 时 会 出现 不 能 正 确 接 收 数 据 分 组 的情
多地使 用卫 星通 道 。它 与话音 的传输 比较 ，具 有许 多特 况 。这有 两种 可能 原 因 ：一 种原 因是 随机 噪声 引起 误
母 ，ＡＬＯＨＡ 则 是 英 文 Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｌｉｎｋｓ Ｏｎ—ｌｉｎｅ ＨＡＷＡＩＩ
在 许多 情况 下 ，当需 要进 行 突发式 的数 据通 信 。并
Ｓｙｓｔｅｍ 的 缩 写 。Ｐ／ＡＬＯＨＡ 方 式 的 基 本 特 征 是 。若 干 地 且 需要发 送 的分组 数 目不 多时 。采用 Ｐ／ＡＬＯＨＡ方 式 既
分配方 式 ，也 不会 有 多大 提高 ，因为发 送数 据 的时 间如
应 指 出 ，发射 站能 从卫 星 的广播 中接 收 到 自己所
aloha协议计算公式
aloha协议计算公式Aloha协议计算公式Aloha协议是一种用于无线通信的多点接入协议，旨在解决多个终端设备同时访问共享信道时可能出现的冲突问题。
Aloha协议的核心是通过随机访问机制来避免冲突，从而提高信道利用率和通信效率。
本文将介绍Aloha协议的计算公式以及相关内容。
一、Aloha协议基本原理Aloha协议最早由夏威夷大学提出，用于夏威夷群岛各岛之间的无线通信。
它的基本原理是允许多个终端设备通过共享信道进行通信，但可能会出现冲突。
当一个终端设备要发送数据时，首先检测信道是否空闲，如果空闲则立即发送；如果信道忙碌，则随机等待一段时间后再次尝试发送。
如果两个终端设备同时发送数据，就会发生冲突，导致数据丢失，需要等待一段时间后重新发送。
二、Aloha协议的计算公式Aloha协议的计算公式是用来估计信道的利用率的。
信道利用率是指在一段时间内，信道被有效传输的数据所占的比例。
计算公式如下：S = G * e^(-2G)其中，S表示信道利用率，G表示平均到达率。
平均到达率是指单位时间内到达信道的数据包数量。
三、计算公式的理解通过计算公式可以估计在给定平均到达率下，信道的利用率。
具体来说，当平均到达率很小时，信道利用率会接近于平均到达率；当平均到达率较大时，信道利用率会随之减小。
这是因为当平均到达率很高时，冲突发生的概率也会增加，从而导致信道利用率下降。
四、Aloha协议的改进Aloha协议的原始版本存在一些问题，比如冲突概率高、信道利用率低等。
为了改进这些问题，后续出现了一些改进的版本，如纯Aloha协议、滑动窗口Aloha协议等。
这些改进版本在原始Aloha 协议的基础上加入了一些机制，如时间分割、窗口控制等，以提高信道利用率和通信效率。
五、Aloha协议的应用Aloha协议在无线局域网、蓝牙通信、传感器网络等领域得到了广泛应用。
它能够有效地解决多个终端设备同时访问共享信道时的冲突问题，提高系统的整体性能。
简释纯aloha算法的工作原理
纯aloha算法是一种用于无线网络中的多路访问协议，其主要目的是解决多个终端同时发送数据时可能引起的碰撞问题。
下面我将简要介绍纯aloha算法的工作原理。
1. 纯aloha算法的基本原理纯aloha算法是一种简单的随机接入协议，其工作原理如下：- 当一个终端发送数据时，该数据会在整个信道上进行广播传输。
- 如果多个终端在同一时间发送数据，数据包就会发生碰撞，导致数据丢失。
- 碰撞发生后，每个终端会在稍后的随机时间重新发送数据，直到成功发送为止。
2. 数据发送和碰撞检测在纯aloha算法中，终端发送数据的过程包括以下几个步骤：- 当一个终端有数据要发送时，它会立即在信道上发送整个数据包。
- 其他终端在接收到数据包后，会在一定时间窗口内进行碰撞检测。
- 如果发现自己的数据和其他数据包发生碰撞，终端就会选择一个随机的时间延迟后重新发送数据。
3. 效率和性能分析纯aloha算法的效率和性能主要取决于信道的利用率和碰撞的频率：- 信道利用率指的是信道被有效利用的比例，即成功发送数据的概率。
- 碰撞的频率越高，信道的利用率就会越低，影响整个系统的性能。
4. 优点和局限性纯aloha算法具有以下优点：- 简单易实现，适用于小型网络和低负载环境。
- 对于突发数据传输具有较好的响应能力。
然而，纯aloha算法也存在一些局限性：- 碰撞频率高，导致信道利用率低。
- 不能适应高负载和大量数据的传输需求。
5. 改进和扩展为了克服纯aloha算法的局限性，人们提出了许多改进和扩展算法，包括slotted aloha算法和CSMA/CA算法等。
这些算法在实际应用中取得了良好的效果，提高了无线网络的性能和可靠性。
纯aloha算法虽然简单，但在某些环境下仍然具有一定的实用价值。
然而，在高负载和大规模网络中，需要结合其他技术和算法来提高网络性能和吞吐量。
在纯aloha算法的基础上，人们提出了一种改进的算法，称为slotted aloha。
单位内部认证应急通信技术考试(试卷编号111)
单位内部认证应急通信技术考试(试卷编号111)1.[单选题]消防工作方针是( )。
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通信技术• Communications Technology24 •电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering【关键词】卫星通信 ALOHA 卫星信道 利用率1 引言利用静止卫星进行通信是微波中继通信的继承和发展，但与微波中继通信相比具有通信距离远，覆盖面积大；组网灵活，便于多址连接；频带宽，容量大；通信质量高，可靠性好；成本与通信距离无关，成本低等优点，利用静止卫星进行通信是卫星通信的主要形式。
基于ALOHA 技术提高卫星信道利用率文/张炎生 周珏在卫星通信系统中，卫星信道非常有限而珍贵，如何充分利用卫星信道一致是相关领域研究的课题。
ALOHA 技术作为卫星信道的随机占用技术，本文分析探讨ALOHA 技术的特点和应用方法，将大大地提高卫星信道的利用率而得到更加的重视和广泛使用。
摘 要由于静止卫星的成本、技术要求等多方面的因素，人们总在千方百计地寻求提高卫星利用率的方法。
如采用FDM 和TDM 多路复用技术，FDMA 、TDMA 、SDMA 和CDMA 多址连接技术，空间分割与极化隔离的频率再用技术以及预分配和按需分配的信道分配技术等。
ALOHA 技术是基于TDMA 和信道按需分配基础上的一种新的信道分配技术，它可使卫星信道得到充分地利用。
2 研究背景随着卫星通信的不断发展，数据传输和交换也在静止卫星通信中广泛应用。
与语音传输相比，利用卫星信道进行数据传输有如下特点：（1）数据发出的时间具有随机性和间断性。
当有数据传送时，数据率很高，可达到几千bps ，但传送数据的时间很短促，其余的很长时间是空闲的，没有数据传送。
峰值传送率与平均传送率的比值很大，高达几千，从而使信道的利用率很低。
（2）数据的业务种类多，系统中可能同时传输速率相差较大的不同数据。
（3）各类数据可以非实时传送。
为了提高卫星信道的利用率，可以把每组数据划分为多个分组后分开传输。
在接收端把接收的各个分组还原为最初完整的数据。
对短数据，安排在一个数据分组中。
（4）在卫星通信网中，卫星信道进行数据传输一般包括大量成本较低的地球站。
由以上特点可知，除了数据业务非常繁忙或被传送的数据很长外，如果仍然使用适合于传送具有电话业务“长流水”特点的卫星FDMA 或TDMA 方式来传送具有“突然发生”特点的数据业务时，信道的利用率会很低。
即使采用按申请分配方式，也不会有多少改进。
因为许多所发送的数据的时间甚至还小于申请分配信道所需的时间。
ALOHA 技术则是利用卫星进行数据分组扰现象分为两种第一种就是监视器无法接受到画面，第二种就是监视器可以接受到画面，但是对于纯黑色的图像出现无法识别的情况。
造成电源故障原因以及解决办法：电源故障主要是由于电源长期处于密闭空间中，同时长时间运行导致电源发热情况严重，造成设备损坏。
通过定期检查电源运转状况及时进行维护来解决问题。
2.6 闭路监控系统设备兼容问题干扰在视频监控画面中发生画面亮度不合理情况。
在视频画面中出现亮度调节不合理情况主要是因为系统中设备运转不兼容导致的，可以通过调节摄像机和光端设备上的增益，来实现传输电路中电压的兼容。
2.7 外界干扰和接地干扰在监控视频中出现外界干扰现象主要是由于视频信号在传输过程中，受到外界电波和入侵电流造成的干扰。
在外界干扰中画面一般会发生横纹，网纹，噪点的现象。
在闭路电视视频画面干扰问题上，由于接地问题造成的干扰时有发生。
在接地干扰中主要画面表现为滚动的斜纹，干扰原因以及办法：在闭路电视监控系统中对于摄像端和监控设备端都会进行设备接地的操作，在操作中由于接地电缆电阻和地电阻的存在，导致在监控设备端和摄像设备端两地间电力系统负载不平衡，引起50Hz 的电位差。
同时在接地线发生电位差干扰中，还应该考虑到有些设备接地线不足在接地中出现接线情况，在接头连接部位没有做好屏蔽操作导致与金属发生接触造成干扰现象的发生。
3 结语总之，在闭路电视监控系统中干扰问题分析以及解决上，应该对干扰进行逐一的排除，同时造成闭路电视监控画面干扰现象原因千差万别，但是在所有的干扰中都会存在一定的干扰源，在干扰源问题分析上不外乎视频采集前端设备，摄像机引入式干扰，监控传输系统中线路损耗造成的干扰，同时在视频信号传输中受到外界环境的干扰等的干扰来源。
对于具体干扰应该采取对应措施解决。
<<上接23页参考文献[1]孙秀云.基于MCGS 的流量过程监控系统[J].河北农机,2019(01):50-51.[2]谢文奋.优化内窥式火焰监测系统控制方案[J].仪器仪表用户,2019,26(02):43-46.[3]孙式运.基于MCGS 组态软件的智能消防监控系统设计[J/OL].现代工业经济和信息化,2019(17):43-44.[4]陆燕锋.电力监控与系统安全防护分析[J/OL].集成电路应用,2019(01):59-60.作者简介王学明（1962-），男，江苏省南京市人。
大学本科学历。
工程师。
主要研究方向为检测、质量管理。
作者单位中国电子科技集团公司第五十五研究所 江苏省南京市 210008报头32b 数据640b 检错码32b图1：数据分组结构Communications Technology •通信技术Electronic Technology & Software Engineering 电子技术与软件工程• 25交换，这种技术是在时分多址技术的基础上，以按需分配中的随机信道分配方式来随机占用卫星信道。
其特点可概括为16个字即：“信道无需申请，数据分组随机发送，发生碰撞随机延时发送”，应用在非实时性的数据传输中效果非常好。
当前，ALOHA 按随机占用卫星信道的时间不同有纯ALOHA 、时隙ALOHA 和预约ALOHA 三种类型。
3 ALOHA技术的工作特点3.1 纯ALOHA的工作特点在数据传输网中，各地球站的发射控制单元将准备发送的数据划分为许多个段，在每段的前面加上收发地址和一些控制开销比特的报头，每段后面加上检错码，形成一个数据分组，如图1所示。
这样的数据分组一是由发射控制单元经调制后发向卫星，二是由存储器储存起来以作碰撞、重传发时的备用。
数据分组以时间随机来发射而不需要全网同步，卫星转发器发出以后，通信网中的全部地球站将能接收到所发的数据分组信号，但只有与报头中地址相符的地球站才能检测出星转发器发出数据分组。
接收地球站收到数据分组后，通过检测若无错误，要发出应答信号；如检测有错，则不作应答。
发地球站发射数据分组后将等待收地球站的应答信号。
如在规定的时间内没有收到应答信号，发地球站将会把存储器中储存的原数据分组重新发出，如此反复，直到收地球站接收正确后发回应答信号为止，此时将同时删除存储器所储存的内容。
此时，收地球站将不能正确接收到信号，也就不会作出应答，则发地球站必须重发。
纯ALOHA 技术的最大信道利用率为18.4%。
3.2 时隙S—ALOHA的工作特点S —ALOHA 是将通过卫星转发器的时间划分成若干个时隙，每个地球站发射的数据分组进入到规定的时隙中，且要求每个分组所占用的时间填满一个时隙的时间，时隙的定时由整个通信系统的时钟来确定，来同步各地球站发射控制单元的工作时间。
S —ALOHA 技术出现碰撞的几率比纯ALOHA 技术的碰撞几率要小得多，其原因是S —ALOHA 技术有效地避免了部分碰撞的情况发生，其最大信道利用率可达到36.8%。
S —ALOHA 技术还采用把地球站的终端分成不同的优先等级或根据业务等级的不同改变各地球站的发射功率等措施来减小信号发生碰撞的概率，进而解决信道存在的不稳定现象。
3.3 预约R—ALOHA技术的工作特点在传输数据的卫星通信网中，各地球站的业务类型、业务量以及传送的内容长短等都会有很大的差别。
这时，若仍然采用纯ALOHA 或S —AL0HA 技术来传输消息，就要将消息数据分成众多的分组并逐一发出。
R —ALOHA 技术是当数据网内的地球站要发送长消息时，先向中心地球站提出预约一段（连续几个时隙时间）的申请，以便能一次性地发送成批的数据；对短的消息则仍按非预约的S —ALOHA 技术进行传送。
R —ALOHA 技术的优点是解决了长、短消息兼容的问题，使卫星信道的利用率最大可达到83.3%。
由于预约ALOHA 工作时需要申请排队，所以仍存在平均传输时延较长的缺点。
4 ALOHA技术的应用举例例如，一个纯ALOHA 系统发生碰撞与重发的情况，如图2所示。
图中表示1#、2#、……K#等地球站发射的信号正在通过转发器。
其中2#站发射的第一个分组信号与K#地球站发射的第三个分组信号发生了碰撞，于是这两个地球站就要分别等待不同的时间重发。
由于纯ALOHA 不需要整个系统的统一定时同步，各个地球站发射数据分组的时间是任意和随机的，因此，在发射的数据分组数目不太多时，纯ALOHA 系统的信道利用率优于按需分配的TDMA 方式，并且还具有一定的抗干扰能力。
但是，在数据业务繁忙即发射的数据分组数目很多时，发生碰撞的概率也会增大，重发的分组的次数也随之增多，将会出现碰撞次数增多引起重发次数增多引起碰撞次数更多引起重发次数更多……的恶性循环，直至发展到无法控制的不稳定现象。
这就需要采用其它ALOHA 的技术来加以克服。
5 结束语不同的ALOHA 方式在工作特点、适用场合、信道利用率等多方面都有所不同，因而其应用场合也将不同，见表1所示。
只要我们充分认识它们的优缺点，恰当使用不同的ALOHA 技术，卫星通信中的信道利用率将达到期望的目标。
随着卫星通信的不断发展，ALOHA 技术必将得到进一步的完善，ALOHA 技术的应用前景也将愈来愈广阔。
参考文献[1]夏克文.卫星通信[M].西安:西安电子科技大学出版社,2015:107-111.[2]梁钊.ALOHA 随机多址通信技术-从纯ALOHA 到时扩展ALOHA[J].移动通信,1999(05).[3]吴诗其等.卫星通信导论[M].北京:电子工业出版社,2008:49-51.[4]王秉钧等.数字卫星通信[M].北京:中国铁道出版社,1998:145-149.作者简介张炎生（1962-），男，湖北省人。
研究生。
副教授。
研究方向为通信工程、信息技术。
作者单位广东海洋大学电子与信息工程学院 广东省湛江市 524088图2：纯ALOHA 系统发生碰撞与重发表1：各种ALOHA 技术性能参数项目 类型多址方式交换方式稳定性适用场合同步要求利用率（最大）性能复杂度纯ALOHA 时分多址分组交换差短数据不需同步18.4%差简单时隙—ALOHA 时分多址分组交换一般短数据需同步36.8%一般中预约—ALOHA时分多址分组交换一般长数据需同步83.3%好复杂。