Why does Pure Aloha perform worse than Slotted Aloha?

一. Why does Pure Aloha perform worse than Slotted Aloha?

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  1.ALOHA協議(Pure ALOHA) 當傳輸點有資料需要傳送的時候，它會向立即向通訊頻道傳送。
  接收點在收到資料後，會ACK傳輸點。
  如果接收的資料有錯誤，接收點會向傳輸點發送NACK。
  當網路上的兩個傳輸點同時向頻道傳輸資料的時候，會發生衝突，這種情況下，兩個點都停止 一段時間後，再次嘗試傳送。
• 2.分段ALOHA(Slotted ALOHA) 這是對純ALOHA協議的一個改進。改進之處在於，它把頻道在時間上分段，每個傳輸點只能在一個分段的開始處進行傳送。每次傳送的資料必須少於或者等於一個頻道的一個時間分段。這樣很大的減少了傳輸頻道的衝突。
  
  如果假設傳輸點對頻道的使用是符合Poisson分佈 的話,我們可以得以下公式:
  純ALOHA協議:
  S = Ge − 2G
  分段ALOHA協議:
  S = Ge − G
  
  S是通過量, G是提供的流量(每單位時間通過的資料包數量).
  從這個公式我們可以看出, 對純ALOHA來說,當G = 0.5 的時候, S 達到最大值 18.4%. 只有當 G<= 0.5 的時候, 純ALOHA系統才處於穩定狀態. 對分段ALOHA來說, 當G = 1 的時候, S 達到最大值 36%.只有當 G<= 1 的時候, 分段ALOHA系統才處於穩定狀態.
  2. According to Textbook pp. 2-48~2-51, why does 1-persistent CSMA have lower throughput than non-persistent CSMA when generated traffic rate is higher than 1 (G>1)? Why does 1-persistent CSMA have shorter latency than non-persistent CSMA?



• 1. （1-persistent CSMA）原理
  若站點有資料發送，先監聽信道；
  若站點發現通道空閒，則發送；
  若通道忙，則繼續監聽直至發現通道空閒，然後完成發送；
  若產生衝突，等待一隨機時間，然後重新開始發送過程。
  優點：減少了通道空閒時間；
  缺點：增加了發生衝突的概率；
  廣播延遲對協定性能的影響：廣播延遲越大，發生衝突的可能性越大，協定性能越差；

• 2. nonpersistent CSMA）原理
  若站點有資料發送，先監聽信道；
  若站點發現通道空閒，則發送；
  若通道忙，等待一隨機時間，然後重新開始發送過程；
  若產生衝突，等待一隨機時間，然後重新開始發送過程。
  優點：減少了衝突的概率；
  缺點：增加了通道空閒時間，資料發送延遲增大；
  通道效率比 1-persistent CSMA高，傳輸延遲比 1-persistent CSMA大。
  

• REF:
  Poisson分佈 法國數學家西莫恩·德尼·蔔瓦松（Siméon-Denis Poisson）在1838年時發表。
  http://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=%E6%B3%8A%E6%9D%BE%E5%88%86%E5%B8%83&variant=zh-tw
  ALOHA協議
  http://zh.wikipedia.org/wiki/ALOHA%E5%8D%8F%E8%AE%AE