Методы множественного доступа

Множественный доступ (multiple access) – организация совместного использования ограниченного участка спектра многими пользователями. Технология множественного доступа – способ распределения ресурса между каналами.

Основными методами множественного доступа являются:

1) С частотным разделением каналов FDMA (Frequency Division Multiple Access. В системах с FDMA каждому пользователю на время сеанса связи выделяется канал с полосой частот Df_kв пределах общего частотного диапазона системы Df_p (рисунок 9.3). Возможное число каналов для FDMA-систем определяется по формуле:

, (9.1)

Рисунок 9.3 – Метод частотного разделения каналов FDMA

Метод FDMAиспользуется во всех аналоговых системах сотовой связи (системах первого поколения) - при этом полоса Df составляет 10...30 кГц. Недостаток FDMA - недостаточно эффективное использование полосы частот.

2) С временным разделением каналов TDMA (Time Division Multiple Access). В системах с TDMA каждому пользователю предоставляется канал с полосой Df_k в течении временного интервала Т_k, являющегося частью общего ресурса системы (цикла или кадра системы). В качестве примера на рисунке 9.4 показано разделение частотного канала между тремя пользователями.

Рисунок 9.4 – Метод временного разделения каналов ТDMA

Здесь рассматривается случай не одного, а нескольких частотных каналов, каждый из которых делится во времени между несколькими пользователями. Следовательно, этот метод использует сочетание метода FDMAс TDMA.Именно такой метод находит практическое применение в цифровых системах сотовой связи.Практическая реализация метода TDMAтребует преобразования сигналов в цифровую форму и «сжатия» информации во времени. Цифровая обработка сигналов и метод TDMAиспользуются в стандартах сотовой связи второго поколения D-AMPS, GSMи др. Например, в стандарте D-AMPS при сохранении той же полосы частотного канала Df 10…30 кГц, что и в аналоговом стандарте AMPS,число физических каналов в нем возрастает втрое.

3) С кодовым разделением каналов CDMA (Code Division Multiple Access). В системах CDMA группа пользователей (64, 128) имеет доступ к широкой полосе частот (1,25 МГц). Принцип CDMA основан на использовании широкополосных сигналов (ШПС), полоса которых значительно превышает полосу частот, необходимую для обычной передачи сообщений. Сообщения пользователей преобразуются по индивидуальным алгоритмам, что дает возможность их передачи в общем для данной группы пользователей диапазоне частот.

9.2.5 Принцип повторного использования частот ССПС относятся к системам связи с пространственно-разнесенным повторным использованием частот. Идея повторного применения частот заключается в том, что в смежных областях радиопокрытия используются разные полосы разрешенного частотного диапазона, тогда как в сотах, достаточно удаленных друг от друга, допускается передача в одних и тех же частотных каналах.

Возможность подобного частотно-территориального планирования объясняется быстрым пространственным затуханием волн дециметрового диапазона, применяемых в ССПС.

Повторное использование частот позволяет многократно увеличить абонентскую емкость системы без расширения выделенного частотного диапазона.

Группа сот, в пределах которой отсутствует повторное использование частот называется кластером.

Для двух базовых станций может быть установлен один и тот же частотный диапазон, если они удалены друг от друга на расстояние, называемое защитным интервалом. Соотношение между защитным интервалом и количеством сот в кластере зависит от формы сот, которая определяется способом размещения антенн на базовых станциях и их видом. Оптимальным считается соотношение:

, (9.2)

где D – защитный интервал;

R – радиус соты (радиус окружности, описанной вокруг правильного шестиугольника);

С – количество элементов в кластере.

Защитный интервал определяется по формуле:

, (9.3)

Коэффициент повторного использования частот определяется по формуле:

, (9.4)

Соотношение называется коэффициентом уменьшения соканальных помех.

Количество элементов в калстере (размер кластера) влияет на величину соканальных помех. При небольшом количестве элементов (например, 3) соты с одинаковыми частотами повторяются часто, поэтому снижена соканальная помехозащищенность. В этом отношении выгодны кластеры с большим числом элементов (на практике до 21). С другой стороны, увеличение элементов в кластере приводит к пропорциональному уменьшению полосы частот, которая может быть использована в соте, а, следовательно, и к уменьшению числа обслуживаемых абонентов.

Вопросы для самоконтроля

1 Каковы достоинства беспроводных сетей?

2 На какие виды делятся системы подвижной связи?

3 На какие виды делятся ССПС по форме представления сигнала в разговорном канале?

4 На какие виды делятся ССПС по диапазону частот?

5 На какие виды делятся ССПС по виду множественного доступа?

6 Из каких подсистем состоит ССПС?

7 Какие функции выполняют подсистемы ССПС?

8 Какие базы данных используются при обслуживании вызова в ССПС?

9 Что такое аутентификация?

10 Что такое идентификация?

11 Перечислить основные этапы процесса установления соединения в ССПС.

12 Что такое множественный доступ?

13 В чем сущность множественного доступа с частотным разделениемканалов FDMA?

14 В чем сущность множественного доступа с временным разделением каналов TDMA?

15 В чем сущность множественного доступа с кодовым разделением каналов CDMA?

16 В чем сущность принципа повторного использования частот?

17 Чем вызвана необходимость применения повторного использования частот?

18 Что такое кластер?

19 Что такое защитный интервал?

20 Как определяется величина защитного интервала?

10 Основы документальной электросвязи

Сети телеграфной связи

Виды телеграфных сетей

Телеграфная сеть России состоит из следующих коммутируемых сетей [25]:

1) общего пользования ОП, по которой передаются телеграммы, принятые в городских отделениях связи, районных узлах связи или непосредственно на телеграфных узлах и доставляемые адресатам (учреждениям, предприятиям, частным лицам);

2) абонентского телеграфирования АТ, для передачи телеграмм или организации телеграфных переговоров между установленными у абонентов этой сети оконечными абонентскими установками;

3) международного абонентского телеграфирования «Телекс», по которой передаются телеграммы или организуются телеграфные переговоры между оконечными установками абонентов этой сети, находящихся в нашей стране и за рубежом.

Кроме перечисленных, в состав телеграфной сети страны входит сеть некоммутируемых (арендованных) каналов.

Сеть общего пользования

Данная сеть предусматривает организацию по всей стране отделений связи, куда отправители сдают телеграммы и которые обеспечивают доставку телеграмм непосредственно получателю. Телеграмма может быть адресована в любой населенный пункт страны, где есть отделение связи.

Телеграфная сеть на разных этапах развития базировалась на методах коммутации каналов КК и коммутации сообщений КС, а также их комбинаций. Комбинированные сети в зависимости от того, какой метод коммутации играет главную роль, называются сетями с КК+КС или КС+КК.

Построение сети с использованием на всех ее участках коммутации каналов, кроме местного, получило название прямых соединений ПС (КК+КС). Этот метод заключается в предоставлении тому или иному отделению связи временного прямого соединения через узлы коммутации каналов с другими отделениями связи. Схема телеграфной связи по системе ПС показана на рисунке 10.1

Телеграфные оконечные пункты ОП подключаются местными соединительными линиями к ближайшим коммутационным системам КС, которые соединяются друг с другом пучками магистральных каналов. Телеграфные аппараты оконечных пунктов подключаются к вызывным приборам ВП, обеспечивающих посылку в КС сигналов вызов, набора номера, отбоя, а также осуществляющих автоматическое включение и выключение телеграфного аппарата в соответствующими сигналами, поступающими от КС. Для передачи телеграммы телеграфист одного ОП набирает на вызывном приборе номер вызываемого ОП, в результате чего коммутационные приборы КС автоматически устанавливают требуемое соединение каналов между этими пунктами.

Рисунок 10.1 – Структурная схема системы ПС

Для образования прямого телеграфного канала между вызывающим и вызываемым ОП необходимо наличие свободных магистральных каналов между всеми узлами, участвующими в этом соединении, а также свободной местной линии между последней КС и вызываемым пунктом. Для уменьшения количества отказов в случае отсутствия свободных каналов в требуемом направлении система ПС по принципу построения является комбинированной: на магистральном участке она построена по принципу коммутации каналов, а на местном участке осуществляет прием, основанный на методе коммутации сообщений.

В отличие от сети, построенной по принципу коммутация каналов/коммутация сообщений, в которой КС работают по методу коммутации каналов, в сети, построенной по принципу коммутация сообщений/коммутация каналов, основные КС (транзитные и часть оконечных) работают по методу коммутации сообщений, а ОП служат в качестве концентраторов нагрузки для КС.

В перспективе на сети ОП будут использоваться только методы, основанные на коммутации с накоплением информации (коммутация сообщений и коммутации пакетов).

10.1.3 Сеть абонентского телеграфирования

Телеграфная связь ОП не в полной мере удовлетворяет запросы предприятий и учреждений, нуждающихся в оперативной связи с получением незамедлительных обратных сообщений. Телеграммы, как правило, накапливаются, прежде чем курьер предприятий получает их в отделении связи. Данный недостаток отсутствует в системе абонентского телеграфирования АТ, в основу которого положен принцип максимального приближения услуг телеграфа к предприятиям и учреждениям. Это достигается установкой оконечных телеграфных аппаратов непосредственно в предприятиях и учреждениях. Предприятие, имеющее такой аппарат, включенный через соединительную линию в КС сети АТ, становится абонентом этой сети, которому предоставляются возможности:

· получения по немедленной системе соединения с любым другими абонентом этой сети и ведения с ним телеграфного переговора в режиме поочередной двухсторонней связи;

· передача другим абонентам сети АТ независимо от присутствия обслуживающего персонала у приемного аппарата;

· соединения со станционным аппаратом своего узла коммутации для передачи сообщения абонентам, не включенным в сеть АТ (например, абонентам сети ПС);

· приема информации, поступившей от абонента от другой сети через местный узел коммутации.

Структурная схема сети абонентского телеграфирования приведена на рисунке 10..2.

Рисунок 10.2 – Структурная схема сети абонентского телеграфирования

Оборудование оконечной установки АУ сети АТ аналогично оборудованию оконечного пункта сети ПС, а качестве оконечных абонентских установок применялись рулонные аппараты, а в последнее время персональные компьютеры с адаптерами. В состав аппарата входит устройство автоответа, позволяющее принимать сообщение в случае отсутствия абонента. Вызывной прибор ВП позволяет производить вызов станции АТ и автоматическое включение аппарата по команде станции АТ. Вызов станции АТ производится нажатием кнопки «вызов» на ВП. Аппаратура абонентской панели АП регистрирует сигнал вызова, и устройство коммутации УК приводится в состояние готовности приема адресного блока (в сети АТ – импульсы набора номера). При этом на ВП посылается сигнал «разрешение набора номера». Кроме АП и УК в состав оборудования станции АТ входит переходное устройство ПУ, обеспечивающее подключение к центру междугородных каналов. После установления соединения с требуемым абонентом сообщение передается от одной абонентской установки к другой.

Разновидность АТ – международный абонентский телеграф Телекс, предназначенный для обеспечения документальной связью абонентов, передающих сообщения в другие страны.

Главными направлениями технического развития телеграфной связи являются:

· сохранение традиционных телеграфных служб, спрос на услуги которых хотя и будет уменьшаться, но сохранится в обозримом будущем;

· оптимизация структуры сети транзитных центров коммутации сообщений;

· объединение сетей АТ и Телекс;

· модернизация и замена коммутационного оборудования телеграфных сетей.