Antikollision und Mehrfachzugriff

Antikollision und Mehrfachzugriff

Slotted ALOHA

Das konventionelle ALOHA-Verfahren hat aber noch einen weiteren Nachteil: Wenn ein Teilnehmer beginnt, seine Daten zu senden, kann es ihm während der gesamten Laufzeit des Pakets passieren, dass ein 2. Teilnehmer im wahrsten Sinne des Wortes "dazwischen funkt". Das ist natürlich besonders ärgerlich, wenn die Kollision immer kurz vor dem Ende eines Tranfers auftritt. Da beide Datenpakete verworfen werden, wird so die doppelte Paketdauer verschwendet.

Genau dieses Problem wird durch ein modifiziertes Verfahren, dem "Slotted ALOHA" gelöst.

Der Ansatz ist ganz simpel: Der Übertragungsablauf wird in ein festes Zeitraster (Zeitschlitze, Slots) aufgeteilt und ein Teilnehmer kann seine Übertragung lediglich zu bestimmten Zeitpunkten, nämlich zu Beginn der Slots, starten:





In diesem Fall beginnt Teilnehmer 1 und sendet sein erstes und sofort danach sein zweites Paket. Nun ist Teilnehmer 2 an der Reihe und sendet sein 1. Paket. Danach will er das 2. Paket senden, aber auch Teilnehmer 1 ist wieder aktiv, die Kollision wird vom Reader erkannt und beide Pakete als ungültig erklärt. Im fünften Slot setzt sich nun Teilnehmer 2 durch und sendet sein 2. Paket.

Wenn aber alle Teilnehmer, die während der Zeitspanne T (Paketlaufzeit) senden wollen und dies nur zu einem bestimmten Zeitpunkt tun dürfen, dann erhöht sich natürlich das Kollisionsaufkommen, gleichzeitig verkürzt sich die Kollisionsdauer. Die Wahrscheinlichkeit einer Kollision bleibt also gleich. Aber -- und das ist der große Vorteil vom Slotted ALOHA -- es geht bei einer Kollision lediglich die Zeit für einen Transfer verloren.

Es gibt noch eine Variante, die in der Literatur auch oft mit dem "Slotted ALOHA" gleichgesetzt wird. Dabei wird eine ganz bestimmte Anzahl von Slots festgelegt und jeder Teilnehmer ermittelt durch einen Zufallsgenerator direkt nach dem Start welchen Slot er benutzt.

Beispiel: Wir haben drei Tags im Empfangsbereich und ein System mit drei Slots. Die Anzahl muss natürlich nicht identisch sein.



Nach dem Request antworten die drei Tags in dem von ihnen gewählten Slot (bitte ins Bild klicken). Im ersten Fall hat zufälligerweise jeder Tag seinen eigenen Slot. Ausgewählt wird dann der Transponder, dessen UID zuerst beim Reader angekommen ist (bitte ins Bild klicken). Das ist in diesem Fall Tag 1.

(Bitte ins Bild klicken) Wir wollen uns noch einen Fall anschauen und diese Mal wählen Tag 1 und Tag 2 den Slot 1, Tag 3 wählt Slot 3 (bitte ins Bild klicken). Der Reader erkennt eine Kollision im Slot 1, empfängt weiter und erhält im dritten Slot eine fehlerfreie UID, die er auswählt (bitte ins Bild klicken) und diese Mal wurde Tag 3 ausgewählt.

Sowohl beim ALOHA- als auch beim Slotted-ALOHA kommt aber noch ein physikalischer Effekt hinzu, der die Leistungsfähigkeit erhöht. Häufig ist es so, dass sich zwar mehrere Tags im Aktivierungsbereich des Readers befinden, jedoch in einer unterschiedlichen Entfernung. In diesem Fall kann es sein, dass ein Tag das Signal des Readers wesentlich stärker beeinflusst und sich gegen die anderen Transponder durchsetzt. Diese Wirkung bezeichnen wir als "Capture-Effekt".