Методы множественного доступа (стр. 1 )

Оглавление

Глава 1. Методы множественного доступа        4

1.1Типы систем связи со многими пользователями        4

1.2Множественный доступ с частотным разделением FDMA        6

1.3Множественный доступ с временным разделением TDMA        7

1.4Множественный доступ с пространственным разделением каналов SDMA        8

1.5Множественный доступ с кодовым разделением каналов CDMA        9

1.6Пропускная способность методов множественного доступа        11

1.7ALOHA        17

1.8 CSMA/CD        21

Глава 2. Сетевые симуляторы        29

2.1 Описание сетевого симулятора        29

2.2 Примеры сетевых симуляторов        30

2.3 BosonNetSim        31

2.4 NetSim        31

2.5 OpnetModeler        32

2.6 OMNet++        34

2.7 Система моделирования сетей NS_2        35

Глава 3. Результаты моделирования и их анализ        37

3.1 Описание рабочей модели        37

3.2 Типы исследуемого трафика        38

3.2.1 CBR трафик        38

3.2.2 Пуассоновский трафик        38

3.2.3 Трафик Парето        38

3.3 Описание исследуемых характеристик        38

3.3.1 Производительность        38

3.3.2 Потери        39

3.3.3 Задержка        39

3.4 Результаты данной симуляции        39

3.5 Анализ результатов данной симуляции        43

Глава 4. Безопасность жизнедеятельности        45

4.1 Характеристика опасных и вредных факторов        45

4.2 Требования к помещениям        45

4.3 Требования к организации и оборудованию рабочих мест        46

4.4 Микроклимат        49

4.5 Требования к шуму        50

4.6 Требования к освещению на рабочих местах        51

4.7 Электробезопасность        53

4.8 Электромагнитные излучения        53

4.9 Пожарная безопасность        55

Заключение        59

Список литературы        60

Приложение        61

Введение

Беспроводные технологии прочно закрепились в нашей повседневной жизни: пользуемся Wi-Fi для соединения с Интернетом, используем Bluetoothдля передачи данных. Отказ от проводов дает множество преимуществ: быстроту и легкость развертывания, мобильность, уменьшение расходов на прокладку кабелей связи, общий вид помещений, в которых больше не лежат спутанные провода.

Кроме того, применение беспроводных технологий позволяет развертывать сети передачи данных в местах, не предполагающих проведение кабельных работ.

Беспроводная связь завоевывает все более прочные позиции в этой сфере, во многом за счет совершенствования стандартов, а также благодаря своим неоспоримым преимуществам. Полный отказ или сокращение числа кабельных линий, ведущих к контроллерам, датчикам, управляющим устройствам, измерительным приборам,  значительно снижают временные и финансовые издержки на этапах проектирования, развертывания и эксплуатации сети. В данной работе мы рассмотрим методы множественного доступа используемые в системах беспроводной связи.

Глава 1. Методы множественного доступа

Множественный доступ – в сетях передачи данных, процедура взаимодействия нескольких пользователей с одним ресурсом. Функции множественного доступа заключаются в разделение параметров между абонентскими станциями, таких как: время, частота, пространство и код с минимальными помехами и максимальным использованием характеристик передающей среды.

Типы систем связи со многими пользователями

Важной задачей построения систем беспроводных связей является обеспечение доступа многим пользователям к ограниченному ресурсу среды передачи. Функции множественного доступа заключаются в разделение параметров между абонентскими станциями, таких как: время, частота, пространство и код с минимальными помехами и максимальным использованием характеристик передающей среды.

Существует несколько типов систем связи со многими пользователями.

Первый тип – это система множественного доступа, в которомбольшое количество абонентов занимают общий канал связи для передачи информации к приемнику.

Рисунок 1 – Система с множественным доступом

Общим каналом может быть некоторая полоса частот в радиоспектре, которая используется многими пользователями для связи с радиоприемником. Например, в мобильной сотовой системе связи пользователями являются мобильные передатчики в некоторой частной соте системы, а приемник находится на базовой станции этой частной соты.

Второй тип – сеть вещания, в которой один передатчик передает информацию нескольким приемникам.

Рисунок 2 – Сеть вещания

Третий тип – это сети сбора и передачи информации с использованием спутниковых ретрансляторов.

Рисунок 3 – Сеть сбора и передачи информации со спутниковыми ретрансляторами

Четвертый тип – двусторонние (дуплексные) системы связи

Рисунок 4 – Двусторонний канал связи

Множественный доступ и сети вещания образуют наиболее общую систему связи со многими пользователями.

В данной работе сконцентрируем внимание на сетях с множественным доступом.

Имеется несколько различных методов, посредством которых многие пользователи могут посылать информацию через канал связи на приемник. Далее мы рассмотрим некоторые из них.

Множественный доступ с частотным разделением FDMA

В этом методе каждойабонентской станции на время сеанса связи выделяется своя строго определенная полоса частот ?f (частотный канал).

Рисунок 5 – Разделение канала на частотные полосы

Рассмотрим особенности этого вида мультиплексирования на примере телефонной сети.

Спектр речевого сигнала шириной примерно в 10000 Гц, однако основные гармоники укладываются в диапазон от 300 до 3400 Гц. Поэтому для обеспечения качественной передачи речи достаточно образовать между двумя собеседниками канал с полосой пропускания в 3100 Гц, который ииспользуется в телефонных сетях для соединения двухабонентов. В то же время полоса пропускания кабельных систем с промежуточнымиусилителями, соединяющих телефонные коммутаторы между собой, обычно составляетсотни килогерц, а иногда и сотни мегагерц. Тем не менеенепосредственно передавать сигналы нескольких абонентских каналов по широкополосному каналу невозможно, так какони все работают в одном и том же диапазоне частот и сигналы разных абонентов смешаются между собой так, что разделить их будет невозможно. Для разделения абонентских каналов характерна техника модуляции высокочастотного несущего синусоидального сигнала низкочастотным речевым сигналом. Эта техника подобна технике аналоговой модуляции при передаче дискретных сигналов модемами, только вместо исходного дискретного сигнала используются непрерывные сигналы, порождаемые звуковыми колебаниями. В результате спектр модулированного сигнала переносится в другой диапазон, который симметрично располагается относительно несущей частоты и имеет ширину, приблизительно совпадающую сшириной модулирующего сигнала.

Если сигналы каждого абонентского канала перенести в свой собственный диапазон частот, то в одном широкополосном канале появляется возможность одновременно передавать сигналы сразу нескольких абонентских каналов. Принцип коммутации на основе разделения частот остается неизменным и в сетях другого вида, меняются только границы полос, выделяемых отдельному абонентскому каналу, а также количество низкоскоростных каналов в уплотненном высокоскоростном канале.

Основной недостаток метола FDMA — неэффективное использование полосы частот. Эффективность заметно повышается при переходе к более совершенным методам доступа.

Множественный доступ с временным разделением TDMA

TDMA–это метод доступа, при котором все абоненты передают сообщения на одной несущей частоте, но в разные, как правило, циклически повторяющиеся интервалы времени при жестких требованиях к синхронизации процесса передачи. Таким образом, абонентской станции в течение фиксированных интервалов времени предоставляется вся пропускная способность канала. Основная единица времени называется кадром. Каждый кадр разделен на фиксированное количество временных интервалов. Максимально возможное количество одновременно обслуживаемых абонентов равно количеству временных интервалов в кадре. Обычно количество абонентов меньше, т. к. часть временных интервалов используется для передачи сигналов управления, контроля и синхронизации. Поэтому кадры часто организуются в структуры более высокого порядка (мультикадры, суперкадры и т. д.). Недостатком многостанционного доступа с временным разделением канала является то, что если канал не используется для передачи в выделенный ему интервал, другие каналы не могут передавать данные в это время. Тем не менее, подобная схема достаточно удобна, т. к. временные интервалы могут динамично перераспределяться между устройствами сети. Так, устройствам с высоким трафиком назначаются более длительные интервалы, чем устройствам с меньшим объемом трафика.

Основной недостаток систем с временным уплотнением – при срыве синхронизации в канале происходит мгновенная потеря информации, например, из-за сильных помех. Временное уплотнение допустимо только для цифрового сигнала. Метод TDMA требует наличия защитных временных промежутков между блоками данных, занимающих соседние временные интервалы. Это обусловлено конечным временем включения оборудования и прохождения сигнала по радиоканалу. В настоящих системах часто используется комбинация методов TDMA и FDMA. В этих системах рабочая полоса частот делится на частотные каналы, которые уплотняются по времени.