说明

防碰撞算法-ALOHA算法分析

ALOHA原理

ALOHA法在多路存取方法中是最简单的，只要有一个数据包提供使用，这个数据包就被立即发送给射频读写器。ALOHA法是射频电子标签控制的，它只适用于只读射频电子标签。通常，这类射频电子标签只有一些数据传输给射频读写器，并且是在一个周期循环中将这些数据发送给射频读写器。数据传输时间只是循环周期的一小部分，所以在传输之间产生相当大的间隙；同时，各个射频电子标签的循环周期的差别可以忽略不计，各个射频电子标签的重复时间之间的差别是微不足道的。所以存在着一定的概率，两个射频电子标签可以在不同的时间段传输数据，使数据包不相互碰撞。

将时间分为离散的小段，每一段称为时隙，每个时隙都足够让一个标签发送完信息； N个时隙合为一帧（N是一个默认值）；发射端随机选择一帧中的一个时隙向接收端发送信息，一旦发生碰撞，就在下一帧中随机选择一个时隙从新发送。
平均交换的数据包量 G 可以用最简单的方法从一个数据包的传输持续时间计算出来：

其中：n是系统中的标签数量，为观察时间 T 内由应答器发送的数据包的数量。
传输信道的平均吞吐率S可由交换的数据包量G得出：

可以得出当G=0.5时，最大吞吐率 S =1/ (2e) =18.4%。

流程图

实验代码

for m=2:1:200                   %标签数 从2开始，每次+1，直到1000     n=1000;                      %n表示重发次数A=rand(m,n);                 %生成m*n的[0,1]的随机矩阵A1=0.5*A;                    %生成[0,0.5]的矩阵B=cumsum(A1,2);              %返回各行的累加和T=B(1,n);                    %T为标签发送时间C=1:1:(m*n);                 for i=1:m                    %将矩阵B转化为向量for j=1:nC(1,(i-1)*n+j)=B(i,j);endendD=sort(C);                   %从小到大排序，用于计算两数据包之间的时间差E=diff(D);                   %向量的微分，求两数据包之间的时间差，用于判断是否产生碰撞T0=0.001;                    %每个数据包的宽度N=0;                         %初始化N，发送成功的数据包M=0;                         %初始化M，总共的数据包for i=1:(m*n-1)              %计算M与Nif D(1,i)<=T           %小于发送时间则总包数+1M=M+1;if i==1&E(1,1)>=T0  %对于时间轴上的第1个和最后一数据包只需判断一个时间差，其他需要判断两个N=N+1;elseif i==(m*n-1)&E(1,(m*n-1))>=T0N=N+1;elseif i~=1&i~=(m*n-1)&E(1,i)>=T0&E(1,i-1)>=T0N=N+1;endelse continueendendG=T0/T*M;                     %计算平均交换的数据包量G：T0数据包的宽度， T观察时间，M数据包数量S=G*exp(-2*G);                %计算吞吐量Q=S/G;                        %发送成功率F=m/200;                     %归一化plot(G,S,'r.',G,Q,'ko',G,F,'g*'); hold on;
endxlabel('平均交换的数据包量G'); title('aloha算法仿真');       legend('吞吐量S','发送成功率Q','归一化标签数F');

实验结果

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