Методы доступа к среде в беспроводных сетях

Одна из проблем построения беспроводных систем это решение задачи доступа многих пользователей к ограниченному ресурсу среды передачи.

Существует несколько базовых методов доступа, основанных на разделении между станциями, таких параметров, как пространство, время, частота и код.

Методы доступа (методы уплотнения). Задача уплотнения это выделения каждому каналу связи пространства, времени, частоты /и возможно кода с минимумом помех и максимальным использованием характеристик передающей среды.

Методы:

1. Уплотнение с пространственным разделением — этот метод реализован на разделении сигналов в пространстве. Когда передатчик посылает сигнал используя код C, время T и частоту F в области Si. То-есть каждое оборудование может вести передачу данных только в границах одной определенной территории, на которой любому другому устройству запрещено передавать свои сообщения.

2. Уплотнение с частотным разделением (FDM — Frequency Division Multiplexing ) - каждое устройство работает на строго определенной частоте, благодаря чему несколько устройств могут вести передачу данных на одной территории.

3. Уплотнение с временным разделением (TDM – Time Division Multiplexing) — в данной схеме распределение каналов идет по времени. То-есть каждый передатчик транслирует сигнал на одной и той же частоте F, в области S, но в различные промежутки времени Ti, при строгих требованиях к синхронизации процесса передачи.

4. Уплотнение с кодовым разделением (CDM – Code Division Multiplexing) — в данной схеме все передатчики передают сигналы на одной и той же частоте F, в области S, и во времени T, но с разными кодами Ci.

01.12.12.

В схеме CDM каждый передатчик заменяет каждый бит исходного потока данных на CDM символ, образуя таким образом кодовую последовательность длинной 11,16,32,64 и т.д. бит. Эта последовательность называется чипом.

Кодовая последовательность уникальная для каждого передатчика. Как правило, для замены единицы в исходном потоке данных используется некий CDM код, то для замены нуля применяют тот же код, но инвертированный.

5. Механизм мультиплексирования посредством ортогональных несущих частот (OFDM) – суть данного метода заключается в том, что весь доступный частотный диапазон разбивается на достаточно много поднесущих. Одному каналу связи назначают для передачи несколько таких поднесущих, выбранных из всего множества по определенному закону. Схема у OFDM имеет несколько преимуществ:

   1. Многолучевому замиранию будут подвержены только некоторые диапазоны, а не весь канал.

   2. OFDM позволяет подавить межсимвольную интерференцию.

04.12.12

Технологии расширения спектра

Изначально метод расширенного спектра создавался для разведывательных и военных целей. Основная идея метода состоит в том, чтобы распределить информационные сигналы по широкой полосе радиодиапазона. В итоге это позволит значительно усложнить подавление или перехват сигнала.

1. Расширение спектра скачкообразной перестройкой частоты (FHSS).

Для того чтобы радио обмен нельзя было перехватить или подавить узкополосным шумом, было предложено ввести передачу с постоянной сменой несущей в пределах широкого диапазона частот. В результате мощность сигнала распределялась по всему диапазону, и прослушивание какой-то определенной частоты давало лишь небольшой шум. Последовательность несущих частот выбиралась псевдослучайно и известно только передатчику и приемнику. Попытка подавления сигнала в каком-то узком диапазоне не слишком ухудшала сигнал, так как подавлялась лишь небольшая часть информации.

2. Прямое последовательное расширение спектра (DSSS)

В методе прямого последовательного расширения спектра также используется весь частотный диапазон, выделенный для одной беспроводной линии связи. В отличии от метода FHSS, весь частотный диапазон занимается не за счет постоянных переключений из частоты на частоту, а за счет того, что каждый бит информации заменяется n битами так, что тактовая частота передачи сигналов увеличивается в n раз. А это в свою очередь означает, что спектр сигнала так же расширяется в n раз. Цель кодирования данным методом совпадает с целями метода FHSS – устойчивость к помехам. Узкополосная помеха будет искажать только определенные частоты спектра сигнала, так что приемник с большой степенью уверенности сможет правильно распознать передаваемую информацию. Код, которым заменяется двоичная единица передаваемой информации, называется расширяющей последовательностью. А каждый бит такой последовательности называется чипом. Соответственно скорость передачи результирующего кода называют чиповой скоростью.