Radio communication is considered as a method for providing remote terminal access to computers. Digital byte streams from each terminal are partitioned into packets (blocks) and transmitted in a burst mode over a shared radio channel. When many terminals operate in this fashion, transmissions may conflict with and destroy each other. A means for controlling this is for the terminal to sense the presence of other transmissions; this leads to a new method for multiplexing in a packet radio environment: carrier sense multiple access (CSMA). Two protocols are described for CSMA and their throughput-delay characteristics are given. These results show the large advantage CSMA provides as compared to the random ALOHA access modes.

We consider a population of terminals communicating with a central station over a packet-switched multiple-access radio channel. The performance of carrier sense multiple access (CSMA) [1] used as a method for multiplexing these terminals is highly dependent on the ability of each terminal to sense the carrier of any other transmission on the channel. Many situations exist in which some terminals are "hidden" from each other (either because they are out-of-sight or out-of-range). In this paper we show that the existence of hidden terminals significantly degrades the performance of CSMA. Furthermore, we introduce and analyze the busy-tone multiple-access (BTMA) mode as a natural extension of CSMA to eliminate the hidden-terminal problem. Numerical results giving the bandwidth utilization and packet delays are shown, illustrating that BTMA with hidden terminals performs almost as well as CSMA without hidden terminals.

In multihop packet radio networks with randomly distributed terminals, the optimal transmission radii to maximize the expected progress of packets in desired directions are determined with a variety of transmission protocols and network configurations. It is shown that the FM capture phenomenon with slotted ALOHA greatly improves the expected progress over the system without capture due to the more limited area of possibly interfering terminals around the receiver. The (mini)slotted nonpersistent carrier-sense-multiple-access (CSMA) only slightly outperforms ALOHA, unlike the single-hop case (where a large improvement is available), because of a large area of "hidden" terminals and the long vulnerable period generated by them. As an example of an inhomogeneous terminal distribution, the effect of a gap in an otherwise randomly distributed terminal population on the expected progress of packets crossing the gap is considered. In this case, the disadvantage of using a large transmission radius is demonstrated.

This paper was first published online by the Internet Society in December 20031 and is being re-published in ACM SIGCOMM Computer Communication Review because of its historic import. It was written at the urging of its primary editor, the late Barry Leiner. He felt that a factual rendering of the events and activities associated with the development of the early Internet would be a valuable contribution. The contributing authors did their best to incorporate only factual material into this document. There are sure to be many details that have not been captured in the body of the document but it remains one of the most accurate renderings of the early period of development available.

In this paper a new switching technique called virtual cut-through is proposed and its performance is analyzed. This switching system is very similar to message switching, with the difference that when a message arrives in an intermediate mode and its selected outgoing channel is free (just after the reception of the header), then, in contrast to message switching, the message is sent out to the adjacent node towards its destination before it is received completely at the node; only if the message is blocked due to a busy output channel is a message buffered in an intermediate node. Therefore, the delay due to unnecessary buffering in front of an idle channel is avoided. We analyze and compare the performance of this new switching technique with that of message switching with respect to three measures: network delay, traffic gain and buffer storage requirement. Our analysis shows that cut-through switching is superior (and at worst identical) to message switching with respect to the above three performance measures.

In this paper, the rationale and some advantages for multiaccess broadcast packet communication using satellite and ground radio channels are discussed. A mathematical model is formulated for a "slotted ALOHA" random access system. Using this model, a theory is put forth which gives a coherent qualitative interpretation of the system stability behavior which leads to the definition of a stability measure. Quantitative estimates for the relative instability of unstable channels are obtained. Numerical results are shown illustrating the trading relations among channel stability, throughput, and delay. These results provide tools for the performance evaluation and design of an uncontrolled slotted ALOHA system. Adaptive channel control schemes are studied in a companion paper.

Abstract Two problems relevant to the design of a store‐and‐forward communication network (the message routing problem and the channel capacity assignment problem) are formulated and are recognized to be essentially non‐linear, unconstrained multicommodity (m.c.) flow problems. A “Flow Deviation” (FD) method for the solution of these non‐linear, unconstrained m.c. flow problems is described which is quite similar to the gradient method for functions of continuous variables; here the concept of gradient is replaced by the concept of “shortest route” flow. As in the gradient method, the application of successive flow deviations leads to local minima. Finally, two interesting applications of the FD method to the design of the ARPA Computer Network are discussed.