ALOHA

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Dieser Artikel beschäftigt sich mit dem Protokoll für Computernetze, das hawaiische Wort Aloha hat auch weitere Bedeutungen, siehe Aloha (Begriffsklärung).

ALOHA ist ein Zugriffsverfahren der Sicherungsschicht (DLL, OSI-Schicht 2) aus dem Bereich der Computernetze. Das ALOHA-Protokoll wurde 1970 von Norman Abramson entwickelt und 1971 für das ALOHAnet, welches die vielen Inseln um Hawaii mit der Universität von Honolulu, Hawaii verband, erstmals eingesetzt.[1] Es war ursprünglich als Funknetz gedacht und bildete später die Grundlage für das Ethernet-Protokoll. Es handelt sich dabei um ein TDMA-Multiplexverfahren.

ALOHA ist ein stochastisches Zugriffsverfahren in Netzen ohne Kanalabtastung und den CSMA-Verfahren ähnlich, welche jedoch über Kanalabtastung verfügen. Es kann zeitunabhängig (als reines, pure oder unsynchronisiertes ALOHA) oder unter Verwendung eines zeitabhängigen Verfahrens (unterteiltes, slotted oder synchronisiertes ALOHA) zum Einsatz kommen.

Unsynchronisiertes ALOHA[Bearbeiten]

Zeitverhalten bei unsynchronisierten ALOHA und vier Stationen. In grau Datenpakete welche kollidieren

Beim unsynchronisierten ALOHA kann jeder Teilnehmer zu einem beliebigen Zeitpunkt sein (stets gleich langes) Datenpaket (Rahmen, engl. frame) verschicken. Versenden mehrere Teilnehmer gleichzeitig ein Paket, so kollidieren und verstümmeln diese und müssen später neu übertragen werden. Die Teilnehmer erkennen eine Verstümmelung der Daten durch das Fehlen der Bestätigung über das Ankommen des Datenpaketes vom empfangenden Rechner. Jeder Teilnehmer muss für die erneute Übertragung eine vom Zufall bestimmte Zeitperiode warten. ALOHA ist daher wie die meisten Funkprotokolle nicht echtzeitfähig, da nicht garantiert werden kann, wann ein zu sendendes Paket tatsächlich erfolgreich übertragen wird.

Mit diesem Verfahren lässt sich ein Durchsatz von 18 % der Kanalkapazität erzielen. Der Durchsatz lässt sich mit S=G \cdot e^{-2G} berechnen (S = Durchsatz pro Rahmenzeit und G = Versuche pro Paketzeit). Bei G=0,5 erhält man den max. Durchsatz von 18 % oder \frac{1}{2 e}, mit e der Eulerschen Zahl.

Synchronisiertes ALOHA oder slotted ALOHA[Bearbeiten]

Zeitverhalten bei synchronisiertem ALOHA und acht Stationen. In grau Datenpakete welche kollidieren

Im Gegensatz zum reinen ALOHA darf ein Teilnehmer bei diesem Verfahren nicht zu einem beliebigen Zeitpunkt senden, sondern muss sich an fest vorgegebene Zeitscheiben (engl. slots) von der Länge eines Paketes halten. Jeder Benutzer kann jederzeit in einen dieser Slots schreiben. Wenn mehrere gleichzeitig einen Slot benutzen, kommt es zur Kollision. So können sich beim Auftreten einer Kollision die verstümmelten Pakete jeweils nur voll überdecken. Dadurch lässt sich ein Durchsatz von 37 % oder \frac{1}{e} der maximalen Kanalkapazität erzielen, was einer Verdoppelung gegenüber dem reinen ALOHA entspricht.

Synchronisiertes ALOHA ist allerdings aufwendiger zu realisieren als das unsynchronisiertes Verfahren, da alle Teilnehmer eine einheitliche, zentrale Zeitquelle benötigen, damit die „Slots“ überall synchron getaktet werden. Das Verfahren zu synchronisierten ALOHA wurde von L.G. Roberts 1975 veröffentlicht.[2]

Berechnung folgt mit maximalen G = 1 und der Beziehung S = G\cdot e^{-G} der Wert von ca. 36,788 %, analog zur 37%-Regel.

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1.  Norman Abramson, AFIDS Conference Proceedings (Hrsg.): The ALHOA System - Another Alternative for Computer Communications. 37, AFIPS Press, 1970, S. 281 - 285.
  2.  L. G. Roberts: ALOHA Packet System With and Without Slots and Capture. 5, Nr. 2, Computer Communications. Review, April 1975, S. 28-42.