Rechnernetze

ALOHA

Die ersten Medienzugriffsmethoden mit Zufallsstrategien werden heute als ALOHA bezeichnet, da sie zuerst in einem Forschungsnetz in Hawaii verwendet wurden. Sie zeichnen sich dadurch aus, dass eine sendebereite Station sofort sendet, ohne irgendeine Erlaubnis abzufragen. Diese Strategien fallen somit in die Gruppe: Ohne Medienüberwachung. Probleme treten auf, wenn zwei Stationen gleichzeitig senden, da dann in der Regel das gesendete Signal so verfälscht wird, dass dieses beim Empfänger nicht mehr korrekt ankommt.

Ein nicht korrekt gesendetes Paket kann nur dadurch entdeckt werden, dass die Empfangsbestätigung vom Empfänger ausbleibt. Dann muss das entsprechende Paket ein zweites Mal gesendet werden, bis es evtl. einmal korrekt empfangen und quittiert wird. Auf diese Weise entsteht zum einen u.U. eine recht lange Verzögerung bei der Übertragung auf dem Medium, zum anderen wird durch den Quittungsverkehr und die mehrfach zu sendenden Pakete der Kanal deutlich stärker belastet. Insgesamt kann daher mit diesem Verfahren das Medium nur einen Verkehr übertragen, der in der Größenordnung von ca. 18 % der Kanalkapazität besteht.

Eine einfache Rechnung kann dieses schlechte Ergebnis plausibel machen. Für jeden Fehlversuch (d.h. Kollision mit einem fremden Paket) muss eine Übertragung wiederholt werden; somit ist der Kanal entsprechend der Fehlversuchshäufigkeit mehr ausgelastet. Ein Fehlversuch (d.h. ein Zugriff auf einen belegten Kanal) erzeugt eine Belegung des Kanals mit b=1,5 Paketlängen (im Mittel wird ein überschneidendes Paket in der Mitte eines ersten gestartet).

Die Zeit, die ein erfolgreicher Zugriff einen Kanal belegt, muss um die Zeit für die Fehlversuche je erfolgreichem Versuch ergänzt werden. Ist H die Anzahl der Fehlversuche je erfolgreichem Kanalzugriff, so sei H^.b die Zeit der Kanalbelegung durch einen Fehlversuch. Im obigen Bild ist b=1,5. Nach der Formel für die mittlere Fehlversuchshäufigkeit H (siehe 15.5.2 und Tabelle 1) erhalten wir für die Gesamtauslastung des Kanals

Dabei ist e_e die effektive Auslastung des Kanals mit nützlichen Paketen. Es ergibt sich, wenn man nach e_e auflöst

Die maximale Auslastung erhalten wir bei

Setzt man diesen Ausdruck ein, so erhält man

und das ergibt für b=1,5 ungefähr e_emax=20% maximale effektive Auslastung. Dieses ist somit die maximale Nutzdatenkapazität. Da während des Sendens eines großen Datenpakets in der Regel eine größere Chance einer Kollision besteht, kann man b auch größer wählen. Für b=1,7 erhält man 18%, für b=2,0 17% maximale effektive Auslastung. Simulative Untersuchungen ergeben in der Regel eine maximale Auslastung von 18%.