Автор:Новиков А.А., магистрант
Источник:Информационное пространство Донбасса: проблемы и перспективы :
материалы II Респ. с междунар. участием науч.–практ. конф., 31 окт. 2019 г. / М–во связи Донец. Нар. Респ., М–во образования и науки Донец. Нар. Респ., Гос. орг. высш. проф. образования Донец. нац. ун–т экономики и торговли им. М. Туган–Барановского
, Гос. образоват. учреждение высш. проф. образования Донец. нац. техн. ун–т
; [коллектив авт. ; редкол.: Дрожжина С. В. и др.]. – Донецк : ГО ВПО ДонНУЭТ
, 2019. – 272 с.
Множественный доступ в сетях передачи данных - это способ взаимодействия нескольких пользователей с одним общим ресурсом. Для обеспечения множественного доступа производят разделение параметров между абонентскими станциями, такие как: время, частота, пространство или код. При этом необходимо обеспечить минимальные помехи и максимальные возможные характеристики среды передачи.
В этом методе для каждой абонентской станции выделена своя строго определенная полоса Δf (частотный канал) на все время сеанса связи (рис. 1)
Для метода FDMA используемый частотный спектр разбивается на равные частотные полосы между всеми пользователями. Устройства используют частотный ресурс неограниченное время, но при этом они не должны создавать помех для соседних каналов.
Среди преимуществ метода FDMA можно выделить относительную простоту реализации и как следствие дешевизну в построении, а также высокую устойчивость к помехам.
Недостатками метода FDMA является неэффективное использование полосы частот при ограниченных частотных ресурсах и крайне низкую гибкость.
При использовании метода доступа TDMA все абоненты используют для отправки информации одну общую несущую частоту, но с разными интервалами времени (рис. 2). Таким образом, абонентская станция получает всю пропускную способность канала на фиксированный интервал времени.
Для системы с временным уплотнением критически важным условием является синхронизация канала, так как при ее нарушении мгновенно происходит искажение информации. Временное мультиплексирование используется только для передачи цифрового сигнала.
Метод доступа TDMA имеет высокую гибкость и как следствие простоту масштабирования и перераспределения трафика между абонентами. 212
Недостатком можно выделить то, что для достижения высоких скоростей передачи требуется дорогостоящее высокопроизводительное оборудование.
Для пространственного разделения канала предполагается, что вся область обслуживания разделена на множество узких областей, и покрывается отдельными лучами диаграмм направленности антенны (рис. 3). Связь абонентов, находящихся в разных зонах происходит за счет межлучевой коммутации. В то же время любая из оконечных станций может осуществлять передачу только в пределах своей конкретной области, на которой всем остальным устройствам передавать сообщения запрещается. До недавнего времени этот метод считался неэффективным, пока не были разработаны системы, обеспечивающие точную локализацию зон отдельных передатчиков. С появлением оборудования и соответствующих стандартов, которые обеспечивают адаптивную настройку мощности передатчиков и приемников на базовых и абонентских станциях, а также систем, использующих секторные антенны (или антенн с перестраиваемой диаграммой направленности), этот метод получил широкое распространение.
Этот метод основан на использовании сигналов с расширенным спектром и одновременной передаче большого количества сигналов в общей полосе частот. Для их разделения используются специальные кодовые последовательности, уникальные для каждого абонента. При этом все передатчики используют одну и ту же частоту для передачи сигналов.
Используя этот метод, каждый бит исходного потока данных заменяется символом CDMA или кодовой последовательностью длиной 11, 16, 32 или 64 элемента («чипов»). У каждого передатчика имеется своя уникальная кодовая последовательность, и она выбрана таким образом, чтобы минимизировать взаимную корреляцию двух любых кодов CDMA. Приемник получает и 213 оцифровывает все получаемые сигналы, имея в своей памяти код CDMA передатчика, чьи сигналы он должен принимать. Коррелятор выполняет операцию свертки (умножения с накоплением) входного цифрового сигнала с известным кодом CDMA. Сигнал считается полезным и принимается, если на выходе коррелятора он превышает некоторый пороговый уровень. Все остальные сигналы других передатчиков с другими CDMA – кодами воспринимаются приемниками как шум и отбрасываются.
Проблемой метода CDMA является техническая сложность реализации приемников и обеспечение точности синхронизации передающей и приемной станции.
Преимуществами данного метода является простота масштабируемости вследствие отсутствия строгого ограничения числа абонентов, высокая защищенность каналов (для прослушивания станции нужно знать ее уникальный CDMA – код) и низкая мощность излучения передатчиков.
В ходе проведенного исследования рассмотрены основные методы доступа в сетях беспроводной связи, определены их преимущества и недостатки. В результате можно обозначить, что освещенные методы принципиально различные по своему принципу действия, и каждый из них находит свое применение для определенных условий и требований к качеству обслуживания. Следует добавить, что в современных высокоскоростных сетях, как правило, применяются различные комбинации рассмотренных методов.