Техники множеcтвенного доступа

Мультиплексирование (уплотнение) происходит посредством разделения ресурсов для создания множественных каналов. Каналы могут создаваться при помощи разделения по частоте, времени и т.д., этим процессам соответствуют термины мультиплексирование с разделением по частоте (FDM) и мультиплексирование с разделением по времени (TDM) и т.д. Так как количество спектра ограничено, необходимо искать способы одновременного использования доступного спектра многими пользователями. Для реализации схемы множественного доступа к искомому каналу используется коллективный доступ. Например, какой-либо оператор связи может создать множественные каналы посредством мультиплексирования с временным разделением, но доступ к каждому из этих каналов получит группа пользователей, применяющих схему множественного доступа ALOHA. Схемы множественного доступа могут основываться на резервировании или же быть произвольными.

Схемы множественного доступа обеспечивают коллективный доступ многих пользователей к радиоспектру. Эффективное разделение ширины спектра между пользователями - одна из основных целей разработки схем множественного доступа. Изменчивость беспроводных каналов связи представляет одновременно и трудности, и возможности для разработки систем связи с множественным доступом. Стратегия множественного доступа оказывает влияние на устойчивость работы и уровень помех в других сотах. Таким образом, системы множественного доступа разрабатываются для поддерживания ортогональности и минимизации помех.

Схеиы множественного доступа можно классифицировать на основанные на резервировании (например, FDMA, TDMA, CDMA) и произвольном доступе. (ALOHA, CSMA) (cмотрите рисунок 6.1). Если передача данных непрерывна и требуется небольшая задержка передачи (например, в голосовой связи), используется множественный доступ на основе резервирования). Семейство схем множественного доступа на основе резервировния включает множественный доступ с частотным разделением (FDMA), множественный доступ с временным разделением (TDMA) и множественный доступ с кодовым разделением (CDMA). Во многих беспроводных системах голосовой связи, в канале управления используется произвольный множественный доступ, а для каналов связи используются FDMA, TDMA, CDMA. Техника множественного доступа на основе резервирования имеет существенный недостаток: так как канал предназначен для какого-то пользователя, он остаётся без действия, если пользователь ничего не передаёт, в то время как другие пользователи могут в это время ждать своей очереди для передачи данных. Этот вопрос является критическим при произвольной генерации данных, при этом становится высоким соотношение пиковой и средней нагрузки сети. В этой ситуации более эффективным будет использование произвольного доступа, когда канал связи разделяется между многими пользователями и они передают свои данные в произвольном или частично согласованном порядке. Примеры схем произвольного множественного доступа - ALOHA и коллективный доступ с контролем несущей (CSMA). Если данные приходят в произвольном порядке и продолжительность передачи данных велика, используется произвольный множественный доступ в сочетании спротоколом резервирования, в данном случае эффективность использования такой схемы будет превышать эффективность использования какой-либо одной схемы.

Рисунок 6.1Схемы множественного доступа.

Сначала мы рассмотрим схемы множественного доступа, включающие узкополосные и широкополосные уплотнённые системы для беспроводной связи. обсудим технологии доступа - FDMA, TDMA и CDMA. рассмотрим FDMA и TDMA с точки зрения производительности, эксплуатационных показателей и эффективности использования спектра. Когда появились сети, требования роста производительности систем подтолкнули исследователей и разработчиков системы к поиску схем доступа, которые позволяют более эффективно использовать спектр, чем TDMA. Поэтому мы рассмотрим еще и схему CDMA. Работа органов стандартизации по всему миру свидетельствует о переходе к широкополосному CDMA (WCDMA) в беспроводных системах 3G и 4G (третьего и четвёртого поколения) для эффективности работы системы и увеличения скорости передачи данных. Остальная часть этой главы посвящена рассмотрению систем произвольного множественного доступа.