ALOHA随机多址通信技术.doc

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1、ALOHA随机多址通信技术——从纯ALOHA到扩展ALOHAALOHARandomMultipleAccessCommunicationTechnique——fromPureALOHAtoSpreadALOHA　　[摘要]：自70年代以来，随机多址通信技术取得了很大的进展，在移动通信、卫星通信和计算机通信领域得到了广泛应用。本文在回顾ALHOHA随机多址技术发展过程的基础上，探讨了ALOHA的吞吐率与信道效率之间的关系，阐述了新一代ALOHA随机多址技术——扩展ALOHA的基本原理，最后指出其应用前景。　　[关键词]：ALOHA　

2、纯ALOHA　扩展ALOHA　随机多址通信1　引　言　　多址通信技术在现代通信中起着重要作用。在卫星通信、计算机通信、移动通信等通信网络中，当多个用户通过一个公共信道与其他用户进行通信时，就必须采用某种多址技术。所谓多址技术是指允许两台或两台以上的发射机通过一个公共信道发送信号的技术。图1是多址信道的一个简单模型，该网络由n个用户和一个中心台组成。在蜂窝式移动通信系统中，表示n部移动台或手持机向基站发送数字信息，在VSAT网中则表示n个终端向主站发送分组数据。图1　多址信道模型　　按照信道资源的共享方式，多址技术通常又可分为三类：

3、固定分配多址(FAMA-FixedAssignmentMultipleAccess)、按需分配多址(DAMA-DemandAssignmentMultipleAccess)和随机多址(RandomMultipleAccess)。FAMA又分为频分多址(FDMA)和时分多址(TDMA)。FDMA只适用于用户数比较少，通信业务量又比较稳定的网络。DAMA根据用户的需要为其分配一定的信道容量，适用于通信业务量随时间变化，且这种变化又难以预测的情况，但实现DAMA需要一个专用信道，供所有用户以固定分配或随机接入方式提出呼叫申请。　　当网络

4、由大量用户组成，而这些用户又只是间歇性地工作时，采用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

5、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

6、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

7、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。2.2　ALOHA多址协议　　ALOHA多址通信是指采用ALOHA信道结构的通信。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，其中最基本的有三种；纯ALOHA、分隙ALOHA和预约ALOHA。　　(1)纯ALOHA(非分隙ALOHA)　　在一个含多台发射机的地面ALOHA网中，每台发射机随时都可以通过同一条高速信道向主台发送信息包，信息包采用检错

8、编码。当有两台以上发射机同时发送时，便会发生信息包“碰撞”或重迭，而导致信息包的丢失或错误。为了恢复丢失或错误的信息包，主台利用一条专用的反馈信道向各终端发送确认信号，主台对收到的信包进行译码，若发现无错，则发回一个表示正确的应答信号ACK。如果终