Материал: конспект-лекций

Скачать

Заказать новую работу

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

206

РОЗДЕЛ 2. ОСНОВИ ПОБУДОВИ БЕЗПРОВОДОВИХ МЕРЕЖ

Лекція_10_ Особливості доступу у безпроводових мережах

Сучасні телекомунікаційні системи виконують три основні функції:

забезпечення доступу користувачів у мережу;

розподіл інформаційних потоків;

транспортування інформаційних потоків.

Функції доступу забезпечують відповідній рівень і якість обслуговування, захист від несанк-

ціонованого втручання тощо. Проте в цьому розділі звернемо увагу лише на розв’язання задач на фізичному та частково на канальному рівнях.

Методи, що реалізуються в мережах доступу, являють собою сукупність технічних і програ-

мних засобів. Вони забезпечують підключення абонентів до мережі й обмін інформацією відпо-

відно до встановлених протоколів.

Слід відзначити, що мережа доступу (МД) має задовольняти трьом видам мультисервісних послуг, що надаються користувачам:

передача мовлення (звукові сигнали, телефонний зв’язок, мовна пошта);

передача даних (Інтернет, факс, електронна пошта, комп’ютерні файли, електронні пла-

тежі);

передача відеоінформації (телебачення, відео за запитом, відеоконференції).

Зважаючи на те, що коло і якість надання послуг постійно розширяється, постійно виникає проблема доопрацювання або навіть нової розробки концепції розвитку МД, вибору та забезпе-

чення більш-менш чітких показників якості запитаної послуги.

1. Загальна характеристика методів доступу

При реалізації доступу використовуються різноманітні фізичні параметри сигналів зв’язку:

час, частота, поляризація, просторові параметри. При безпроводовому доступі задіяни всі ці пара-

метри.

Розглянемо спочатку особливості доступу, коли використовуються лише час і ширина смуги частот. Ресурс зв’язку можливо зобразити на двовимірному графіку, де вісь абсцис представляє час,

а вісь ординат — частоту (рис. 1). Для створення ефективної системи зв’язку необхідно спланувати розподіл ресурсу між користувачами системи, щоб час/частота використовувалися максимально

207

ефективно. Результатом такого планування має бути рівноправний доступ користувачів до ресурсу

або доступ з відповідним пріоритетом чи відповідною забороною.

У процесі доступу при отриманні заявки від користувача на зайняття ресурсу мережі визна-

чаються вимоги до якості доставки повідомлення, і при можливості забезпечення мережею цих вимог, користувачу надається дозвіл на передачу інформації. При погодженні заявок декількох ко-

ристувачів виникає задача множинного доступу. Для розв’язання цієї задачі використовують фік-

сований, керований або випадковий (динамічний) методи доступу. При фіксованому методі за ко-

жним абонентом закріплюються певний ресурс параметрів: інтервалів часу і смуг частот або прос-

торово-поляризаційних методів доступу до мережі.

При динамічному методі доступу відповідний ресурс надається відповідно до заданого алго-

ритму. На рис. 1 подано приклад реалізації циклограми зайняття частотно-часового ресурсу. Про-

демонстровано можливість індивідуального зайняття смуги частот

F1 або

F2 , а також групо-

вого в смугах F3 , F4 у відповідні часові інтервали t3 , t4 ,

t5 , …,

t8 . При випадково-

му методі цей ресурс надається відповідно до заявки абонента і являє собою випадковий процес,

створений потоком заявок. Важливою у всіх цих методах є проблема взаємних впливів між корис-

тувачами ресурсу, у ролі яких можуть бути впливи між смугами частот (наприклад між

F1

та

F2 ), між часовими інтервалами (наприклад між t5 та t6 за рахунок післядії).

 

 

Для усунення взаємних впливів між сигналами різних користувачів необхідно, щоб ці їх сиг-

нали були взаємно ортогональні.

F

f

 

 

 

 

1

 

t

 

f

 

F

1

2

1

 

 

 

 

 

 

 

f

3

F

t

 

 

 

f

 

2

4

2

 

 

 

 

f

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

t

 

 

 

f

 

F

 

3

 

 

4

 

 

6

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

7

 

 

 

t

 

t

 

 

 

t8

 

F

t5

 

 

 

 

 

 

 

 

6

7

 

 

f

 

4

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2 3

 

4 5

6 7

8

Рис. 1. Циклограма зайняття частотно-часового ресурсу (

F1...4

t1...8

— виділені часові інтервали)

t

— виділені смуги частот;

Сигнали ортогональні, якщо виконується така умова:

208

 

 

 

 

E, при i

j ;

 

x (t)x

 

(t)dt

j

 

 

 

i

 

при i

j.

 

 

 

 

0,

 

 

 

 

 

 

(1)

Умова ортогоналізації (1) виконується в кож і за рахунок інших фізичних параметрів.

ється за умов:

 

 

 

Xi

 

 

часовій площині. Така ортогоналізація можлива та-

Так, у часовій площині ця ортогоналізація відбува-

E, при i j ;

 

( )X j ( )dt

 

(2)

0,

при i j ,

 

де

E

— енергія сигналу;

xi (t),

x

j

(t)

 

 

— сигнали

i

та

j

користувачів у часовій площині;

X

( ),

i

 

X j ( )

— сигнали

i

та

j

користувачів у частотній площині.

Аналогічно формулюються умови ортогоналізації з використанням просторових і поляриза-

ційних параметрів (у просторовій і поляризаційній площинах). Слід зазначити, що для усунення взаємних впливів між сигналами достатньо забезпечити ортогоналізацію за одним з фізичних па-

раметрів (частотою, часом, простором чи поляризацією).

Важливою характеристикою методу доступу є його пропускна здатність.

Існує три основні способи збільшення пропускної здатності елементів доступу (загальної

швидкості передачі даних). Перший полягає в збільшенні співвідношення сигнал/шум

 

P

 

 

c

 

 

P

 

 

ш

 

у

лінії зв’язку, що у будь-якому випадку приведе до збільшення відношення енергії сигналу до спек-

тральної щільності потужності —

E

,

N

 

0

 

що в кінцевому результаті забезпечить можливість збіль-

шення пропускної здатності відповідно до формули Шеннона

де

 

P

 

C Flog2 1

c

,

P

 

 

 

ш

 

P

 

E

 

c

 

 

 

— співвідношення сигнал-шум.

P

N

 

 

0

 

ш

 

 

 

Другий спосіб — це збільшення ширини смуги задіяних частот F .

(3)

Таким чином, на прак-

тиці вдається «розміняти» смугу F на енергетику лінії

Pс

. Іншими словами, при обмеженій

 

 

Pш

 

 

 

 

 

P

 

смузі частот, коли F F збільшити пропускну здатність можливо за рахунок збільшення

с

.

P

 

 

 

 

 

 

 

ш

 

Така «розмінність» використовується часто в модемах xDSL, де смуга F заощаджується за ра-

хунок багатопозиційних сигналів типу QAM тощо.

209

Третій спосіб притаманний бездротовим методам доступу (радіодоступу). Він полягає в роз-

ширенні простору виділених фізичних параметрів, наприклад, за рахунок використання просторо-

во-поляризаційних методів, які реалізуються методами антенної техніки, це забезпечує можливість організації радіопередачі паралельних незалежних інформаційних потоків на ортогональних поля-

ризаціях несучої частоти в радіоканалі або при використанні багатопроменевої антени за рахунок передачі незалежних інформаційних потоків, що різняться просторовими параметрами.

Таким чином, у зв’язку з тим, які задіяні фізичні параметри сигналів, за якими відбувається розділення (ортогоналізація) інформаційних сигналів різних абонентів, методи доступу можна класифікувати на:

частотний доступ (frequency division — FD). Користувачам виділяються певні ділянки в смузі використовуваних частот;

часовий доступ (time division — TD). Користувачам виділяються відповідні часові інтерва-

ли, періодичні або випадкові;

кодовий доступ (code division — CD). Виділяються певні елементи набору ортогональних

(або майже ортогональних) кодових комбінацій, кожна з яких займає всю виділену смугу частот. У

цьому разі абоненти можуть передавати свої сигнали з особливим кодом одночасно в загальній смузі частот, а їх розділення відбувається за формою і змістом коду;

просторовий доступ (space division — SD), або повторне використання частот. Доступ реа-

лізується за допомогою багатопроменевих антен (БПА), які випромінюють радіосигнали лише в напрямку певного користувача, який подав заявку;

поляризаційний доступ (polarization division — PD), або повторне поляризаційне використан-

ня частот. Для розділення сигналів застосовуються ортогональні поляризації на передачі і на прийо-

мі радіосигналів.

При використанні вказаних методів ресурси каналу можуть закріплюватися фіксовано

(FАMA — Fixed Assignment Multiple Access), надаватися на вимогу (DAMA — Demand Assignment

Multiple Access). Представлення ресурсу на вимогу DAMA називають динамічним методом дос-

тупу. Динамічний метод може бути організований централізовано, що забезпечує безконфлікт-

ність одержання ресурсу, або децентралізовано, коли відбувається змагання користувачів за дос-

туп до ресурсу.

2. Методи використання фізичних ресурсів у безпроводових мережах доступу

На відміну від проводових, у безпроводових мережах більш активно використовуються всі фізичні параметри сигналів і мережевих елементів. Так, частота і час використовуються більш ди-

намічно, оскільки вони беруть участь у вирішенні, крім задач доступу, ще й задачі адаптації щодо сигнально-завадової ситуації. Прикладом такої адаптації є система фрагментування інформацій-

210

них пакетів і хендовера — динамічного вибору частот (DFS), що відбуваються за наслідкам вимі-

рювань якості каналів зв’язку.

Більш складними є сигнали, що переносять інформацію. Сам процес інформаційного обміну часто має не дуплексний характер, а напівдуплексний, коли кожна абонентська станція займає ка-

нал по черзі з базовою (точкою доступу).

На рис. 20 показано циклограму розподілу часу при часовому методі доступу. Як видно з ри-

сунка, інтервали інформаційних блоків б на осі часу вкладаються не досить щільно. Тут слід пе-

редбачити втрати часу на поширення сигналів між станціями n , а також на перелаштування стан-

ції з передачі на прийом ñ . Таким чином, один цикл інформаційного обміну між станціями стано-

вить

T ( ÀÑ)

ï

 

á

 

ñ

.

ö

 

 

 

(11)

 

Блок передачі

 

для АС1

БС

БС

АС

Прийом АС1

п

 

 

 

 

б

 

с

Прийом

Блок передачі для БС

б

(АС-1) Tц

Блок передачі

 

 

 

 

 

для АС2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Прийом

 

 

 

 

 

 

АС-3

t

 

 

 

 

Блок передачі

 

 

 

 

 

для БС

 

Прийом АС2

 

 

 

 

 

п

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

б

с

 

б

 

 

 

 

 

 

 

(АС-2)

 

 

 

 

 

 

Tц

 

 

Рис. 20. Циклограма інформаційного обміну базової станції (БС) з абонентськими станціями (АС-

Т) при часовому методі доступу

Очевидно, втрати часу на поширення сигналів

n

залежать від відстані між станціями і вони

встановлюються при проектуванні мережі. Чим більша відстань R , тим більші втрати часу:

n

R

,

(12)

c

 

 

 

де c — швидкість поширення світла с = 300 000 км/с.

Розглянуте дає змогу зробити висновок, що коефіцієнт використання каналу менше одиниці і при двосторонньому обміні становить 0,7…0,85. Обсяг же переданої інформації в одну сторону вдвічі менше того, що передається в лінії. Тому напівдуплексний метод організації зв’язку вико-

ристовують лише в офісних локальних мережах (LAN), оскільки в них мінімальні втрати часу на поширення сигналу від абонентської станції до базової.

Важливою відмінністю радіоліній від проводових та оптоволоконних є також відкритість ра-

діоефіру для сторонніх випромінювань, станційних завад і багатопроменевість поширення радіох-

виль. Усе це негативно впливає на якість прийому сигналів. Таким чином, до радіосигналів вису-

Источник: https://studfile.net/preview/16436030/

Смотрите также:

_1966(~1
_files_materials_5053_prog.ntr
_Антонян Ю.М., Сексуальные преступления. Чикатило и другие
_РГР № 1 (2)
- Габариты и масса 27
!Фармакология препаратов для терапии заболеваний дыхательных путей
'Исламское государство': причины возникновения, тенденции развития, технологии противостояния