We consider the classical contention resolution problem where nodes arrive over time, each with a message to send. In each synchronous slot, each node can send or remain idle. If in a slot one node sends alone, it succeeds; otherwise, if multiple nodes send simultaneously, messages collide and none succeeds. Nodes can differentiate collision and silence only if collision detection is available. Ideally, a contention resolution algorithm should satisfy three criteria: low time complexity (or high throughput); low energy complexity, meaning each node does not make too many broadcast attempts; strong robustness, meaning the algorithm can maintain good performance even if slots can be jammed. Previous work has shown, with collision detection, there are "perfect" contention resolution algorithms satisfying all three criteria. On the other hand, without collision detection, it was not until 2020 that an algorithm was discovered which can achieve optimal time complexity and low energy cost, assuming there is no jamming. More recently, the trade-off between throughput and robustness was studied. However, an intriguing and important question remains unknown: without collision detection, are there robust algorithms achieving both low total time complexity and low per-node energy cost? In this paper, we answer the above question affirmatively. Specifically, we develop a new randomized algorithm for robust contention resolution without collision detection. Lower bounds show that it has both optimal time and energy complexity. If all nodes start execution simultaneously, we design another algorithm that is even faster, with similar energy complexity as the first algorithm. The separation on time complexity suggests for robust contention resolution without collision detection, ``batch'' instances (nodes start simultaneously) are inherently easier than ``scattered'' ones (nodes arrive over time).


翻译:当节点到达时,我们考虑古典争议的解答问题,当节点会到达时,每个节点会发出或保持一个要发送的信息。在每个同步的槽中,每个节点可以发送或保持空闲。如果在一个空档中,每个节点会单独发送,它就会成功;否则,如果多个节点同时发送,信息会相撞,没有成功。只有当发现碰撞,争议解析算法才能区分碰撞和沉默。理想的情况是,争议解析算法应该满足三个标准:低时间复杂性(或高吞吐量 ) ; 低能源复杂性(或高吞吐量 ), 意味着每个节点不会做太多的广播尝试; 强健的,意味着算算法可以保持良好的运行。 先前的工作显示,通过碰撞探测,“ 完美” 争议解析算法可以满足所有三个标准。 另一方面,如果没有碰撞探测,直到2020年才发现算法能够达到最佳的时间复杂性和低能源成本, 更近期, 也就是研究通货和稳度之间的交易。 然而,一个未知的问题仍然是未知的争论: 没有碰撞检测, 我们的算, 没有时间, 没有精确的计算, 没有了。

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