Ｐａｒｔｅｃｈ’９３で話しのあったＭＡＣＡの話しを、maca.ms という
ファイルを元に訳してみました。
私には図・表を見れる環境が無かったので、この部分は入っていません。
（たぶん、図はnewlink.psに入っているのでしょう）
誤訳なども多いと思いますが、なにかの役に立てば幸いです。
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Ｐｈｉｌ Ｋａｒｎ，ＫＡ９Ｑ
キャリア検出を使用した多元接続方式（ＣＤＭＡ）は、シンプレックス方
式の無線パケット通信で広く使われてます。しかし、この方式では良く知ら
れている「隠れ端末の問題」が発生します。また、これはあまり知られてい
ませんが「見えすぎる端末の問題」と関連する問題でもあります。そこで、
ＭＡＣＡ−衝突の無い多元接続−を新しく提案します。この提案は今までの
問題を解決するものです。ＭＡＣＡでは自動的に送信出力を制御することま
で行い、周波数の有効利用を行います。
基本的な隠れ端末の例は、「Ｙ局ではＸ局とＺ局の両方を受信できるが、
Ｘ局とＺ局は互いに受信できない」というものです。このために、「Ｘ局か
らＹ局向け」と「Ｚ局からＹ局向け」の衝突は、お互いに避けることができ
せん。（図１参照）
更に別な例をあげてみます（図２参照）。この場合、条件の良い（ロケー
ションが良い，設備が良いなど）Ｘ局は、Ｙ局より遠く離れた局も受信でき
ます。このため、Ｘ局では近距離のＹ局と通信する場合、Ｙ局より遠い局の
ある信号が入感するために、Ｘ局は送信を遅らせることになります。これで
は、ある周波数を近距離で使えるのに、使用できなくて利用効率が悪くなっ
てしまいます。場合によっては、遠くの局の間での通信量が多いこともある
でしょう。こうなるとＸ局は希にしか送信でき無くなります。これは高台に
設置されたデジピータで生じる問題と同じです。
そこで前述のような問題の発生を減らした、無線パケット通信における新
しい多元接続の方法を提案するものです。提案する方式はＭＡＣＡと言いま
す。ＭＡＣＡはスペイン語ではなく、Multiple Access with Collision
Avoidance（衝突の無い多元接続）の略です。ＭＡＣＡはＣＳＭＡ／ＣＡと、
Eric Gustafson（N7CL；AX25開発者の一人）が提案した"prioritized ACK"
（優先権を認める）方式から成り立ってます。ちょっと違った理由からです
が、アップルのLocaltalk でもＣＳＭＡ／ＣＡは使われてます。
この方式の良いところは、隠れ端末等の問題の解決だけではありません。
ハード面の開発が必要ですがパケット毎に自動的に送信出力を制御すること
によって、人口密集地における近距離通信に使われる周波数の有効利用にな
ります。これはＦＣＣ勧告の「通信に必要となる最低限なパワーでの送信」
（FCC:97.313）と、「無線技術の向上への寄与」（FCC:97.1(b) ）の両方に
合致したものと言えるでしょう。
Localtalk はＣＳＭＡ／ＣＡを使っているというか、そのものみたいなも
のです。ある局が他の局にデータを送りたいと思った時、まず送信要求の短
いＲＴＳパケットを相手に送ります。これを受信した局は送信可のＣＴＳパ
ケットを返します。ＣＴＳパケットを受け取ると、送り側は必要なデータパ
ケットの送信をはじめます。送信側は一定時間待ってもＣＴＳパケットが送
られて来ない時には、ＲＴＳパケットを再び送ります。そして応答が来るま
で、前よりも少し長く待ちます。この３段階（再送は数えない）の過程が、
両者の間でやり取りされます。これ以後は、はじめにＲＴＳパケットとデー
タパケットを送ってる局と、ＣＴＳパケットを送った応答局は、他の局との
パケットが衝突することを避けることができます。
ＲＴＳパケットは受信側にデータを受けることを教えてくれます。これは
受信側に、その用意をさせる余裕を与えてくれます。例えば、バッファーを
割り当てたり、Ｉ／Ｏインタフェースを待ち受け状態にするような準備です。
これがLocaltalk がＣＳＭＡ／ＣＡ方式を採用している理由でもあります。
マッキントッシュで使われているＨＤＬＣコントローラの８５３０は、
Localtalk のＲＴＳパケットを３バイトのＦＩＦＯに溜めることができます。
しかし、８５３０はデータをメモリに書き込むために、ＤＭＡを使わないの
でＣＰＵパワーを必要とします。だからＣＰＵは受信したＲＴＳパケットに
答えＣＴＳパケットを返すと、データパケットが来るまでの間、負荷の大き
い受信ループに入ります。（但しデータが来なかった時には、システムが停
止するのを避けるため時間制限はあります。）
このような特徴は、我々のHDLCコントローラを使ったパケット通信にも適
しています。（DRSIのPCPAやPaccomm のPC-100などが、同じようなＩＣを使
っています。）しかしＲＴＳパケットとＣＴＳパケットが送信元と送信先の
コールサインを入れるとすると、８５３０のもつ３バイトのＦＩＦＯでは足
りません。このため、もっと高速な通信のためにはＤＭＡを使うか、もっと
性能の良いＩＣが必要になります。
ＣＳＭＡ／ＣＡは他の通信が既に行われている場合、同じ周波数を利用す
る局が待たされるのは、ＣＳＭＡと同じです。しかしＣＳＭＡ／ＣＡでは、
ＲＴＳやＣＴＳパケットを受信した他の局は、どこか他に送信することは禁
止されます。これによって、その後のＣＴＳパケットやデータパケットが、
他のパケットと衝突する確率を小さくすることができます。これがＣＳＭＡ
／ＣＡのＣＡ（衝突回避）部分です。ところがLocaltalk では、パケットの
衝突は大きな問題ではありません。これは物理的に小さなネットワークであ
ること、キャリア検出に時間を要しないこと、伝送速度が比較的遅いこと、
そしてネットワークが正しく構築されているなら隠れ端末が存在しないため
です。だからＣＳＭＡはうまく動作します。ＲＴＳやＣＴＳパケットの交換
は、他の理由から必要となる通信量と比べれば、衝突回避のために必要とな
る通信量の増加は殆どありません。
無線パケット通信での「隠れ端末」や「見えすぎる端末」の問題は、ケー
ブルを用いたLocaltalk などのネットワークでの問題とは大きく違います。
「隠れ端末」が存在すると、キャリアが無いことが送信可能を意味しなくな
り、逆に「見えすぎる端末」が存在すると、キャリアがあることが送信して
は駄目だとは限らなくなります。言い換えればモデムからのキャリア検出情
報が役にたたないのです。だから私は「ＤＣＤ（キャリア検出）を無視する」
という根本的な解決方法を思いついたのです。つまり、ＣＳＭＡ／ＣＡのキャ
リア検出機能を取り除いてしまうんです。（もっと良いＤＣＤ回路を組むの
は難しいでしょう。）
代わりに衝突回避の部分を拡張するのです。この部分をＭＡ／ＣＡあるい
は単にＭＡＣＡと呼びましょう。衝突を回避する方法は、同じ周波数の他局
が出すＲＴＳとＣＴＳパケットを見ることです。他局へのＲＴＳパケットを
受信した時、その局は相手局のＣＴＳパケットを受信するまで送信を行いま
せん。また他局のＣＴＳパケットを受信した場合、相手局が情報を送り終わ
るまで送信を禁止します。もしＲＴＳやＣＴＳパケットに応答が無い時には、
適当な時間だけ送信を禁止します。
図３の例を見て下さい。Ｚ局はＸ局がＹ局向けに送信するのを受信できま
せん。しかし、Ｙ局が出すＸ局向けの信号は受信できます。Ｚ局はＹ局から
Ｘ局向けのＣＴＳパケットを受信したら、Ｙ局がＸ局からデータを受信中で
あり、送信しては駄目なことが分かるでしょう。しかしＺ局はＹ局のＣＴＳ
パケットを受信してから、どの程度待てば良いのか分かりません。でも、こ
の解決は簡単です。Ｘ局とＹ局が通信する前に、Ｘ局が送るＲＴＳパケット
に送信するデータの総量を入れておき、Ｙ局も応答する時にＣＴＳパケット
にデータ量を入れて送るのです。これらを受信した局は、もしデータパケッ
トを受信できなくても、衝突を避けるのに待機する必要のある時間の概略は
分かります。
ネットワーク上の局は互いに接続する限り通信できます。つまり、全ての
局はどこまでも届く送信機と、ノイズレベルの信号も受信できる受信機を持
つのと同じです。よって通信を行わない局もＣＴＳパケットを受信すること
で、送信して届いたかのように通信が行われるのを知ることができます。こ
れにより、ＣＴＳパケットを送った局は、送られて来るデータパケットに対
する混信を防ぐことができます。よってＭＡＣＡでは、普通のＣＳＭＡでは
許していた送信を防ぎ、それによる衝突が無くなり、隠れ端末問題を解決し
ます。（衝突を完全に避けることは無理ですが、この点は後で説明します。）
逆にＲＴＳパケットを受信できても、その応答が受信できないならば、
ＲＴＳパケットに応答すべき局が止まっているか、受信できないところにあ
ると考えられます。この例が図４です。Ｘ局はＹ局の信号を受信できますが、
Ｚ局は受信できないのです。Ｙ局がＺ局に情報を送りたい時、Ｘ局はＹ局か
らのＲＴＳパケットは受信できますが、Ｚ局からのＣＴＳパケットによる応
答は受信できません。このためＸ局は同じ周波数で、Ｙ局がＺ局にデータパ
ケットを送る間も、送信することが可能になってしまいます。しかし、それ
らを受信することはできます。このような従来のＣＳＭＡでは混信となる時
にも、ＭＡＣＡでは送信の制御を行うことで、「見みえすぎる端末」の問題
を解決しています。モデムは受信したＣＴＳパケットを必ず捉えるとは限ら
ないので、そこで送信してしまうことで、衝突の原因となります。問題は完
全に解決してないのですが、この点については後で述べます。
ＭＡＣＡは新しい考えではありません。多くの人（アマチュア無線家に限
らない）が通常の会話に元々使っている手順を正式なものにしただけなので
す。カクテルパーティなどでは多くの会話が同時に行われます。このような
時、しゃべる前に部屋が静かになるまで待つことは誰もしません。でも誰か
に話しかける時は、相手に自分の言うこと聞いてもらうために待ってます。
ＭＡＣＡのＲＴＳパケットはボブが「よっ！トム」って言うのと同じなので
す。そしてＣＴＳパケットは、トムが「おうボブか」って答えるのと同じで
す。これはトムにとって、ボブ以外との話しを行わないことになります。同
じことがアマチュア無線での交信でも起きます。「〇〇さんどうぞ」って最
後に送るのが、これに当たります。（電信やRTTYなら"KN"です。）
このＡＣＫ（確認）パケットには、他の局が送信を禁止する時間を明確に
するための情報も含みます。この場合、送信禁止の対象はデータパケットで
す。手順により守られた局は、確認パケットを送ります。しかし、これは送
信が禁止されている局では受信できません。全部のデータパケットが衝突す
ることはないので、衝突に対して全てのパケットが回避を必要とする分けで
はありません。この場合には、ＡＣＫによる伝送速度の低下がどうしても生
じます。
もっと形式的に言うならば、ＭＡＣＡは同一周波数だけ見ることができる、
話中音多重（ＢＴＭＡ）の時分割多重形式と言えるでしょう。ＢＴＭＡでは
受信機が使用中の間、副チャネルで話中音を受信機は送ります。これによっ
て、たとえデータチャネルを聞くことができなくても、その中の他の局が送
信することの無いように前もって知らせる事ができます。逆にデータチャネ
ルに既に信号が流れていても、話中音を受けてない局は勝手に送信できるの
です。だから送信しようとした時に、データチャネルに対して注意を払う必
要はなく、通話中なチャネルであるかの検出が大切なのです。送信する間は
主（データ）・副（話中音）のチャネルの意味は全く同じで、ＢＴＭＡは有
効です。しかし自局の送信波からの干渉を避けるには、広帯域の周波数を使
う必要なほか、明らかにハードの複雑さが生じます。ＭＡＣＡでは、２局間
の通信が対等なので、この話中音とデータを同じチャネルで使っていると言
うことができます。
このままだとＢＴＭＡと違って、ＭＡＣＡではＲＴＳパケット同士の衝突
が生じます。しかし、これらは一般的にＣＳＭＡが使うのと同じような方法
で、乱数を使うことによって、小さくされています。ＭＡＣＡではキャリア
検出がありませんので、各局はＲＴＳやＣＴＳを受信した後の待つ時間に乱
数を加えて、互いの局の最小待ち時間が異なるようにしてます。このような
方法で複数の局が送信ができるようになった瞬間に、全ての局が一斉に送信
する偶然性を下げています。この待ち時間は、乱数による時間とスロットタ
イムを加えたものです。そしてＭＡＣＡにおけるスロットタイムはＲＴＳパ
ケットを再送するまでの時間になります。もし２つのＲＴＳパケットが衝突
した場合、互いに乱数を使った時間だけ待った後に、再度試みが行われます。
だから結局はどちらかが勝ち（早く送信する）ます。そして、応答局からの
ＣＴＳによって、負けた局は勝った局が送信しおわるまで送信禁止となりま
す。
ＲＴＳパケット同士の衝突する可能性は生じますが、ＲＴＳパケットより
データパケットが重要であるので、ＭＡＣＡの方がＣＳＭＡより有利です。
これはＲＴＳ同士の衝突の方が、データパケット同士が衝突することで生じ
る再送よりも、時間がかからないからです。ＭＡＣＡでは衝突を防ぐ、ＲＴＳ
とＣＴＳパケットを付加することで増える時間だけですみます。
先に言ったように基本的なＭＡＣＡのプロトコルは、データパケットの衝
突を少なくするものです。但し、絶対に起きないという保証はありません。
これはＣＴＳパケットを相手局に受信してもらえるのに必要な最低のＳ／Ｎ
があるからです。この為には２局間の送信出力がうまくあっている必要があ
ります。どの程度かというと、他の局に与える妨害となる信号は弱くしたい
けど、互いにＣＴＳパケットを受信できないようでは不十分なのです。しか
し、この重大な問題は知られてません。後で話しますが、ＭＡＣＡでは出力
を制御するとで、この問題を非常に少なくしてます。
データパケットとＲＴＳパケットの大きさを比べた時に、ＲＴＳ／ＣＴＳ
パケットのやり取りによる情報量の増加が大きすぎることもあるでしょう。
この場合には、ＲＴＳ／ＣＴＳパケットのやりとり無しにデータを送って、
一連の手順を飛ばすことができます。但しこの場合でも、ＲＴＳやＣＴＳパ
ケットによる送信禁止は、普通と変わらずに有効です。もちろん省略された
場合には衝突の危険性があります。けれども、いくつかのデータパケットに
よって、これを補えると思います。例えばＴＣＰのWINDOW変更を認めること
です。これなら１つくらいＡＣＫを失っても、前に送ったＴＣＰのWINDOWが
いっぱいなことを得られるなら、問題を引き起こしません。
ＴＣＰでwindowの変更が行われるのは、何年か前に半二重方式で停止＆待
機モードで、運用していていたことからの忠告と、矛盾しているように見え
ます。しかし、その結論はリンク層に限ったものなのです。そして、ＴＣＰ
はend-to-endのトランスポート層のプロトコルです。だからwindowの変更は、
ネットワーク内の個々の接続が半二重の時でさえも、トランスポート層では
一般的に適してます。
ＭＡＣＡは自動的に出力を適したように制御します。この機能には幾つか
のハードが必要になります。送信出力を制御するためのＤ／Ａ変換回路、受
信機から信号強度を取り出すためのＡ／Ｄ変換回路です。ＣＴＳパケットを
受けた時の信号強度を読み取って、応答側は自分の出力レベルを調節するの
に使います。
ただＳメータの読みを、ある点を合わせておく必要があります。これは十
分な誤り率を満足する信号強度でなくてはなりません。正しく校正されたＳ
メータの値は、送信機を適した出力に合わせるのを容易にします。送信機を
正しい出力レベルに合わせるのには、簡単で「強すぎる」，「弱すぎる」，
「ちょうど良い」を繰り返すだけで十分です。ＲＴＳとＣＴＳパケットのや
りとりによって、相手局に届くのに必要なパワーの評価を更新します。これ
を元にパケットを送るのに必要な出力で送信することができます。応答局か
らのＣＴＳパケットを返してもらうために、ＲＴＳパケットを送信する時に
は、これより少ない出力で送信します。これによってＲＴＳパケット同士の
衝突する確率を減らすこともできます。
ＭＡＣＡのルールを「ＣＴＳパケットを受信したら送信を禁止する」から、
「ＣＴＳパケットを受信したら一時的に出力を制限する」に変えます。これ
は、地域毎に周波数を再利用するためです。例えばＸ局はＹ局に送る情報が
あるとします。そしてＹ局に届かせるには、どのくらいの出力が必要なのか
分かってます。Ｙ局がＺ局にＣＴＳパケットで応答しているのをＸ局が受信
したとしても、Ｘ局は要求された時間だけ完全に送信を禁止する必要はあり
ません。ただＹ局に届くのに必要な出力から２０ｄＢ低いところに、送信出
力を制限すれば良いのです。この間の送信は自由なのです。
この図は、使用するモデムが捉えられる比をあらわしています。
Ｙ局の信号がＺ局の信号によって潰されないように、相手局に届く範囲で
出力レベルを下げて送信します。これはカクテルパーティで、トムがボブに
「さあ、どうぞ」と言った時に、本当に話しを止めないで、小声で話しを続
けるに似ています。
ＣＴＳパケットは、これでも問題を解決してくれます。しかし、情報を送
りはじめることを告げるＣＴＳパケットは、送信によって可能性のある全て
の衝突を防いでます。だから、妨害を受けずに通信をできることを保証する
ため、はじめに届くＲＴＳパケットよりも大きな出力が必要となります。（
ＣＴＳは、カクテルパーティでトムが「さあ、みんな静かにして、ボブの話
しを聞こうじゃないか」と大きな声で言うのに似ています。）
みんなに届くようなパケットでは、地理的に可能性の限られたチャネルの
再利用は、行うことが難しいのを経験しました。しかし完全にダメなわけで
はありません。ＲＴＳパケットに応答した局のＣＴＳパケットは、常にデー
タパケットが続いて来ることが予想できます。適当な期間の中に届かないか、
再送のＲＴＳパケットが代わりに届いたなら、ＣＴＳパケットが潰されたか、
ＣＴＳパケットが衝突を妨げるのに十分な広範囲で受信できなかったかです。
だから、同じ局（同じパケットの送信を再度試みる局）からの次のＲＴＳパ
ケットに応答する時には、より大きな出力でＣＴＳパケットを送信します。
逆にＣＴＳパケットを出す局は、他の信号を受信できているなら、限られた
周波数容量を増やすために、もっと小さな出力で送信してみます。ただし、
ＣＴＳを送る電力を相手の局に届くのに必要と分かっているより小さくする
ことはできません。
加えて出力の自動制御を行うＭＡＣＡは、互いにＲＴＳパケットやデータ
パケットを送るのに必要な送信出力を細かく決めます。これはＣＴＳパケッ
トを送るのに必要な電力と過去の実績によって得ます。ＣＳＭＡで良く見ら
れたように、通らなかった場合には出力を大きくすることで逃げるのを避け
る効果もあります。ＭＡＣＡでも出力を上げることは可能なように思えます
が、ＲＴＳパケットを送る時に、どのくらいの出力を出しているか重要でな
いのです。信号強度によってＣＴＳパケットの電力を下げられてしまうため、
ＲＴＳパケットを送った局は、その応答を聞くことができないのです。だか
ら、はじめに行うやり取りの時の送信出力の余裕や再試行数の制限を設ける
ことで取り除けます。
もしＭＡＣＡの効果を実験するなら、単一周波数で運用するアマチュア無
線を使ったパケット通信のネットワークを実用にすることが最終的にできる
でしょう。
固定された周波数を利用可能ならば、用途分けした専用周波数や一対一の
接続を作り出すことが望ましいでしょう。これは特定の環境では単一周波数
によるネットワークでとても役に立つはずです。これにはユーザが使用する
周波数（例えば多くの地域の145.01）を含んでいます。また良くあるように、
ちょっと持ち運んだり車から運用する時には、前もって複数の周波数を使っ
たネットワークとして調整しておきます。これは、特にパケットの設備が整
備されてないような僻地での緊急事態に有効です。
理想的な緊急用のパケット無線ネットワークは、任意の場所に設置された
（通信がもっとも行われている）共通周波数で運用する同じ局から構成しま
す。これらの局は自動的に近くの局を見つけて、ルーティングと自局の電波
が届く範囲の全ての通信について、最大の出力を記憶する表を作ります。
この後ルーティングのアルゴリズムに普段と違ったものを使います。通信
相手までのホップ数を単に小さくする代わりに、ルーティングのアルゴリズ
ムを相手局までの経路にある全ての局が必要とする送信電力の総量が最低に
なるようにします。これは、高周波の伝達の法則（自由空間における信号の
範囲を倍にするには、４倍の送信出力が必要です。また、大地の上ではもっ
と必要です。）のためです。この方法は相手局に接続するためのホップ数を
増やす必要があります。しかし、全てのネットワークでの処理能力は増えま
す。なぜなら低い送信電力は、干渉の無い異なったネットワークの一部とし
て、多くの情報を同時に伝送することが可能になるためです。これはまた、
その局で消費する電力を最小にします。そして、これはバッテリー運用の時
に大切なことです。まっすぐな最低のホップ数は、遅延時間を最低にする必
要がある特殊なアプリケーション用のオプションとして別に用意されます。
現時点で、ＭＡＣＡのアイデアは正しいでしょう。多くのシミュレーショ
ンと実験結果から、どのようにしたらうまく実際に働かせるかの多くの質問
に答えることができます。このような質問をここに幾つか用意してみました。
・ＭＡＣＡにより衝突を避ける方式で、ＲＴＳ／ＣＴＳパケットによる増加
する時間は、普通のモデムが立ち上がる時間や、データパケットの大きさ
に比べて、どのくらい時間がかかるのでしょうか？
・出力を制御するＭＡＣＡは、基本的なＭＡＣＡの機能よりもどのくらい役
にたちますか？
・出力制御回路（試行錯誤によるもの）は、Ｓメータの回路と比べて、どの
くらいの回路になりますか？
・ＭＡＣＡは、どうやって色々な形式の性能の異なったモデムに対応するの
ですか？
・どうしてスレッショルド以下の局からの妨害が、重大な問題なんですか？
・ＭＡＣＡは他の多元接続の方法よりも、また一般的なＣＳＭＡやＣＳＭＡ
／ＣＤの全二重レピータによる運用と比べても、どのくらい周波数の利用
が効率的ですか？
これらの話題に興味を持ったならば誰でも、私（ｋａ９ｑ）にコンタクトを
取って欲しいと思います。