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多重存取協定(multiple access protocol)

當單一個通道被許多裝置共用——想像一個房間裡的人共用一個發言權——你就需要一條輪流的規則,否則大家都搶著講、誰也聽不懂。多重存取協定就是這條規則。它是一套演算法,決定共用同一個廣播通道的多個節點中,哪一個可以傳送,好讓理想上某個節點傳送時,通道是它獨佔的,它的訊框完好到達。

經典的解法有三大家族,各代表一種不同的共享哲學。通道分割把通道切成固定的片段、各分給一個節點:分時多重存取(TDMA)給每個節點一個重複出現的時間槽,分頻多重存取(FDMA)給每個節點自己的頻帶。隨機存取讓節點一有資料就傳,事後再處理那無可避免的碰撞:ALOHA、時槽式 ALOHA,以及載波偵測家族(CSMA、CSMA/CD、CSMA/CA)。輪流則以有秩序的方式傳遞許可:輪詢(一個控制器依序邀請每個節點)與權杖傳遞(一個權杖在環上流轉,只有持有者才能送)。

每個家族在不同條件下勝出,這正是這個主題誠實的核心。分割在流量又重又穩定時有效率且無碰撞,但當某節點沒東西要送時,它的時槽就被浪費。隨機存取在流量又輕又突發時有效率且低延遲——大多數節點通常都沉默著——但在重負載下,隨著碰撞堆積而崩潰。輪流既避開碰撞也避開浪費的時槽,卻多了傳遞許可的開銷,以及一個單點失效(那個控制器或權杖)。沒有任何單一方案在任何地方都最好,這正是真實網路會挑「符合自己流量」那個家族的原因。

一座同時應付數千支手機的行動基地台傾向用分割與排程(需求又穩又重),而一間安靜辦公室的 Wi-Fi 用隨機存取(多半閒置、偶有突發)。同樣的問題——共用一個通道——卻因流量不同,而有不同的最佳答案。

三大家族——分割、隨機存取、輪流——各自適合一種不同的流量型態。

不存在普世最佳的多重存取協定:分割在又重又穩的負載下勝出,隨機存取在又輕又突發的負載下勝出,輪流則付一點開銷換取「既無碰撞又不浪費時槽」。正確的選擇取決於流量。

又稱
medium access protocolchannel access protocol多重存取通道存取協定