11-10-2007 Homework

In the talk, we introduced the evolution of contention based protocols:
1. ALOHA
2. CSMA (Carrier Sense Multiple Access)
3. CSMA/CD (collision detection) -> IEEE 802.3 (Ethernet, 100M, 1Gbps)

Problems:

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

Ans：
純 ALOHA ( Pure ALHA )
　ALHA系統基本想法很簡單：使用者只要有資料傳送，就讓資料傳送。當然這樣會發生碰撞，而碰撞的框架會損毀。由於廣播回饋的特性，藉由聽取頻道，傳送端一定可以發現傳送的框架是否損毀。如果使用ＬＡＮ，回饋會馬上傳回來，使用衛星，則約有 270 msec 的延遲，傳送端才能知道是否成功。框架如果損毀，傳送端須等待一隨機時間，然後再傳送。傳送時間必須是亂數，否則同樣這些框架會一再碰撞。多使用者共享一個頻道，會導致衝突的系統，稱為競爭 ( Contention ) 系統。
　
插槽式ALOHA (Slotted ALOHA )
　為一種可將 ALOHA 容量加倍的方法 ( 1972 Roberts 提出 )。將時間切割為離散式區間，每個區間對應到一個框架。要達到同步的一個方法，就是讓其中一個工作站像時鐘一般，在每個區間發射一個訊號。相對於 Pure ALOHA ，Slotted ALOHA 並不需要電腦送出回歸鍵 ( return )，才開始傳送，而是需要等到下一個時槽開始，才能傳送。

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?
Ans：
（1-persistent CSMA）－
若站點有資料發送，先監聽信道，若發現通道空間，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；
如果有兩個或兩個以上的站點同時監聽通道，當通道忙，則持續監聽，當通道空閒，則在同時所有的通道會同時發送，產生衝突，所以會造成衝突的機率大增。

（nonpersistent CSMA）－
若站點有資料發送，先監聽信道，若發現通道空間，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；
當每一次發現通道忙，則採取一隨機時間延遲再行發送資料，使得不同站點的資料衝突減少，但是卻大幅延長了通道空閒的時間，因為隨機時間的等待，使得當通道空閒時無法立即發送。

通道效率比 1-persistent CSMA高，傳輸延遲比 1-persistent CSMA大。