Общая характеристика методов доступа
Системы доступа в сеть представляют совокупность технических и программных средств, обеспечивающих подключение абонентов к сети и обмен информацией в соответствии с установленными протоколами. Применяются системы проводного и беспроводного доступа. Сиcтемы проводного доступа часто реализуются на основе витой пары. Системы беспроводного доступа функционируют в широком частотном диапазоне от десятков МГц до десятков ГГЦ. Они дополняют и расширяют возможности проводного доступа, обеспечивают возможность доступа мобильных абонентов.
Ресурс связи (communications resource – CR) представляет время и ширину полосы, доступные для передачи сигнала в определенной системе. Графически ресурс связи можно изобразить на двухмерном графике, где ось абсцисс представляет время, а ось ординат – частоту. Для создания эффективной системы связи необходимо спланировать распределение ресурса между пользователями системы так, чтобы время/частота использовались максимально эффективно. Результатом такого планирования должен быть равноправный доступ пользователей к ресурсу.
В процессе доступа при получении заявки от пользователя на использование ресурса сети определяются требования к качеству доставки сообщения, и при возможности обеспечения сетью этих требований пользователю дается разрешение на передачу информации. При обращении с заявками нескольких пользователей возникает задача множественного доступа. Для решения этой задачи используют управляемый и случайный методы доступа. При управляемом методе каждому абоненту выделяется определенные ресурсы средств доступа к сети. Для устранения взаимных влияний между сигналами различных пользователей необходимо, чтобы их сигналы были взаимно ортогональны. Сигналы ортогональны если выполняется следующее условие.
при
,
при .
или
при
,
при .
где - энергия сигнала;
,
– сигналы
и
пользователей во временной области;
,
– сигналы
и
пользователей в частотной области.
С проблемой совместного использования ресурса связи связаны термины "уплотнение" и "множественный доступ". Разница между этими понятиями минимальна. При использовании термина уплотнение требования пользователя к совместному использованию ресурса связи постоянны либо (в большинстве случаев) изменяются незначительно. Распределение ресурса выполняется априорно, а совместное использование ресурса обычно привязывается к локальному устройству (к примеру, монтажной плате). Применение множественного доступа, как правило, требует удаленного совместного использования ресурса, как, например, в случае спутниковой связи. При динамической схеме множественного доступа контроллер системы должен учитывать потребности каждого пользователя ресурса связи. Время, необходимое для передачи соответствующей управляющей информации, устанавливает верхний предел эффективного использования ресурса связи.
Методы доступа можно классифицировать cледующим образом:
Частотный доступ (frequency division – FD). Распределяются определенные поддиапазоны используемой полосы частот.
Временной доступ (time division – TD). Пользователям выделяются периодические временные интервалы. В некоторых системах пользователям предоставляется ограниченное время для связи. В других случаях время доступа пользователей к ресурсу определяется динамически.
Кодовый доступ (code division – CD). Выделяются определенные элементы набора ортогонально (либо почти ортогонально) кодовых комбинаций, каждая из которых использует весь диапазон частот. В этом случае абоненты могут работать одновременно в общей полосе частот. При использовании указанных методов ресурсы канала могут закрепляться фиксировано (FАMA– Fixed Assignment Multiple Access) или предоставляться по требованию централизовано (DAMA – Demand Assignment Multiple Access).
Пространственный доступ (space division – SD), или многолучевое многократное использование частоты. С помощью многолучевых антенн радиосигналы разделяются и направляются к разным пользователям. Данный метод допускает многократное использование одного частотного диапазона.
Поляризационный доступ (polarization division – PD), или двойное поляризационное многократное использование частоты. Для разделения сигналов применяется ортогональная поляризация, что позволяет использовать один частотный диапазон.
Указанные выше методы доступа исключают возможность конфликта между абонентами в процессе доступа в сеть. Поэтому эти методы называются бесконфликтными.