Lokale Diffusionsnetze Mit Benutzer- und Lastunabhängigem Overhead - C³SMA-Systeme -

Zusammenfassung

In den letzten Jahren ist eine Reihe von Protokollen für die Übertragung von Daten über ein gemeinsames Kommunikationsmedium (“multiple-access “-Technik) diskutiert worden. Die einfacheren dieser Protokolle zeichnen sich durch geringen Overhead aus, was durch die Möglichkeit der unbegrenzten Wiederholung von Konflikten erkauft wird. Durch aufwendigere Protokolle kann die Übertragung konfliktfrei gestaltet werden, jedoch wächst bei den bisher bekannten Verfahren der dabei benötigte Overhead linear mit der Gesamtzahl N der Systembenutzer.

Daneben gibt es die Möglichkeit, Protokolle mit limitierter Kollisionszahl pro Übertragung einzuführen (Reservierungstechnik des SLOTTED ETHERNET-Systems [Sp79]); hierbei ist der Overhead abhängig von der aktuellen Belastung des Systems.

In der vorliegenden Arbeit wird eine Klasse von neuen Protokollen (C³SMA-Systeme) vorgestellt, die für verschiedene Übertragungstechniken und -medien einsetzbar sind. In dieser Klasse liegen (je nach dem auf der Sender- bzw. Empfängerseite investierten technischen Aufwand) sowohl konfliktbehaftete als auch konfliktfreie Protokolle. Unterschiedliche C³SMA-Systeme lassen sich durch Einführung von Benutzerklassen mit jeweils unterschiedlichen Prioritäten und Protokollarten miteinander kombinieren. Der Overhead kann für alle C³SMA-Systeme auf eine kleine Konstante begrenzt werden, die unabhängig von der Systembelastung und der Gesamtzahl der Systembenutzer ist.

Die Protokolle der C³SMA-Klasse lassen sich unter bestimmten Voraussetzungen mathematisch analysieren; die hierbei erhaltenen Ergebnisse für Durchsatz und Wartezeiten werden den entsprechenden — bedingt vergleichbaren — Resultaten für zwei von Scholl ([Sc76]) eingeführte Protokolle gegenübergestellt.

Summary

Various multiplexing techniques for broadcast packet switching computer networks have been discussed in the recent past. Most of the simpler protocols have a small overhead but are susceptible to repeated collisions. Conflictfree transmission is possible by introducing more sophisticated protocols; usually, in this case the overhead grows linearly with the number of system users.

There is at least one protocol which limits the total number of collisions of any particular packet (SLOTTED ETHERNET, see [Sp79]); in this system the overhead depends on the actual load of the system.

The present paper defines a new class of protocols (C³SMA-systems) which can be used for various transmission techniques. Both conflicting and conflictfree protocols are members of this class. Different C³SMA systems are combined by introducing user classes with different priorities and protocols. It will be shown that the overhead of C SMA systems is a small constant which does not depend on the actual load and the total number of users.

The performance of C³SMA systems is analyzed by mathematical methods; the results of the analysis are compared with the corresponding results which are obtained for two protocols which have been introduced by Scholl ([Sc76]) in his Ph. D. Thesis.