Aloha 网络中的有界平均延迟吞吐量与非饥饿条件
摘要
本文探讨了在运行指数退避协议的时隙 Aloha 网络中，确保有界平均排队延迟和非饥饿状态所需的要求。众所周知，具有大量节点的时隙 Aloha 系统的最大可能吞吐量为 1/e = 0.3679。事实上，当指数退避因子 r = e/(e-1)=1.5820 时，可实现 1/e 的饱和吞吐量。大多数先前的工作以及许多实际的多址接入网络（如 Ethernet 和 WiFi）均假设二进制退避因子 r = 2。对于时隙 Aloha，r = 2 时的饱和吞吐量 0.3466 与最大值 1/e 相当接近，因此在系统中采用 r = 2 几乎无可厚非。然而，本文表明，若要使平均排队延迟有界，则当 r = 2 时，可持续吞吐量仅为 0.2158，较 1/e 急剧下降了 41%。幸运的是，在有界平均延迟要求下，r 的最优设定为 1.3757，这使得我们能够实现 0.3545 的可持续吞吐量，相对于 1/e 的惩罚不到 4%。一个普遍的结论是，r 的值可能会显著影响排队延迟性能。除了分析平均排队延迟外，本文还深入探讨了饥饿现象，即某些节点在很长一段时间内被剥夺服务，而其他节点则独占系统。具体而言，我们提出了饥饿的定量定义，并表明保证有界平均延迟和非饥饿操作的条件是相同的，从而统一了这两个概念。最后，我们指出，当平均延迟较大且发生饥饿时，从仿真实验获得的性能结果可能不收敛。本文对此问题进行了定量讨论。
引用
@article{arxiv.0801.4054,
title = {Bounded Mean-Delay Throughput and Non-Starvation Conditions in Aloha Network},
author = {Soung Chang Liew and Ying Jun Zhang and Da Rui Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:0801.4054},
year = {2008}
}
备注
We are replacing the old version (submitted in Jan 2008) with this new version. The presentation and organization of the new version, we believe, is easire to read. In addition, new simulation results have been added