Метод доступа канала

В телекоммуникациях и компьютерных сетях метод доступа к каналу или метод множественного доступа позволяет более чем двум терминалам, подключенным к одной и той же среде передачи , чтобы передавать над ним и обмениваться его емкостью. ^{[ 1 ]} Примерами общего физического носителя являются беспроводные сети , автобусные сети , кольцевые сети и точечные ссылки, работающие в режиме полудуплекса .

Метод доступа к каналу основан на мультиплексировании , который позволяет нескольким потокам данных или сигналам использовать один и тот же канал связи или среду передачи. В этом контексте мультиплексирование обеспечивается физическим слоем .

Метод доступа к каналу также может быть частью протокола множественного доступа и механизма управления, также известного как контроль доступа среднего доступа (MAC). Контроль среднего доступа имеет дело с такими проблемами, как решение, назначение мультиплексных каналов разным пользователям и избегание столкновений. Контроль доступа к медиа является подслойным в слое ссылки на данные модели OSI и компонентом уровня ссылки модели TCP/IP .

Фундаментальные схемы

В литературе использовались несколько способов классификации схем и протоколов с несколькими доступами. Например, Даниэль Миноли (2009) ^{[ 2 ]} Выявляет пять основных типов схем с несколькими доступа: FDMA , TDMA, CDMA , SDMA и случайный доступ . Р. Ром и М. Сиди (1990) ^{[ 3 ]} классифицировать протоколы на протоколы доступа без конфликтов , протоколы Aloha и протоколы зондирования носителей .

Справочник по телекоммуникациям (Terplan and Morreale, 2000) ^{[ 4 ]} Определяет следующие категории Mac:

Устроенное назначение: TDMA, FDMA+WDMA, CDMA, SDMA
Спрос присвоен (DA)
- Бронирование: / tdma, и / fdma + и / wdma, и / sdma и / sdma
- Опрос: генерализованный опрос, распределенные опросы, передача токенов, неявное опрос, прорезированный доступ
Случайный доступ (RA): Pure Ra (Aloha, GRA), адаптивный RA (TRA), CSMA, CSMA/CD, CSMA/CA

Схемы доступа канала обычно попадают в следующие категории. ^{[ 1 ]}^{[ 5 ]}^{[ 6 ]}

Частота дивизиона множественным доступом

Схема с множественным доступом к частоте ACCESS (FDMA) является наиболее стандартной аналоговой системой, основанной на схеме мультиплексирования частоты (FDM), которая обеспечивает различные полосы частот для разных потоков данных. В случае FDMA полосы частот выделяются на разные узлы или устройства. Примером систем FDMA были системы мобильных телефонов 1G первого поколения , где каждый телефонный звонок был назначен на конкретный частотный канал восходящей линии связи, и другой частотный канал нисходящей линии связи. Каждый сигнал сообщения (каждый телефонный вызов) модулируется на определенной частоте носителей .

Связанный метод-это многократный дивизион с множественным доступом (WDMA), основанный на мультиплексировании длины волны (WDM), где разные потоки данных получают разные цвета в волоконно-оптической связи. В случае WDMA различные сетевые узлы в сети шины или концентрации получают другой цвет. ^{[ 7 ]}

Усовершенствованной формой FDMA является схема множественного доступа к ортогональной частоте (OFDMA), например, используемая в 4G системах клеточной связи . В OFDMA каждый узел может использовать несколько суб-карьеров, что позволяет предоставлять различные качества обслуживания (разные скорости передачи данных) разным пользователям. Назначение подчинщиков для пользователей может быть изменено динамически, в зависимости от текущих условий радиоканала и нагрузки трафика. FDMA с одним носителем (SC-FDMA), линейно-предварительно предпринимаемым OFDMA (LP-OFDMA), основан на односторонней частотной доменах (SC-FDE).

Время раздела многократный доступ

Схема доступа к каналам Division Multiply Access (TDMA) основана на времени схеме мультиплексирования (TDM) . TDMA обеспечивает разные временные интервалы для разных передатчиков в циклически повторяющейся структуре кадра. Например, узел 1 может использовать временной интервал 1, узел 2 временного слота 2 и т. Д. До последнего передатчика, когда он начинается заканчиваться. Усовершенствованной формой является динамическая TDMA (DTDMA), где назначение передатчиков к временным слотам варьируется на каждом кадре.

Многочастотный временной дивизионный многочисленный доступ (MF-TDMA) объединяет многократный доступ времени и частоты. Например, 2G -клеточные системы основаны на комбинации TDMA и FDMA. Каждый частотный канал делится на восемь временных слотов, из которых семь используются для семи телефонных звонков, а один - для передачи сигналов .

Статистическое время мультиплексирования временного режима, как правило, также основано на мультиплексировании временной области, но не на циклически повторяющейся структуре кадров. Из -за своего случайного характера его можно классифицировать как статистические методы мультиплексирования и способные к динамическому распределению полосы пропускания . Это требует протокола управления доступом в СМИ (MAC), т.е. принцип, чтобы узлы по очереди по очереди на канале и избегают столкновений. Общие примеры - CSMA/CD , используемые в сети шины Ethernet и сетях концентраторов, а также CSMA/CA , используемые в беспроводных сетях, таких как IEEE 802.11 .

Кодовый дивизион множественный доступ и разброс спектр множественный доступ

Схема с множественным доступом (CDMA) Code-Division (CDMA) основана на спектре распространения , что означает, что используется более широкая полоса пропускания радиоканала, чем требуется скорость данных отдельных битовых потоков, и несколько сигналов сообщений передаются одновременно по одной и той же частоте носителей, используя различные Распространение кодов. По теореме Шеннон-Гартли широкая полоса пропускания позволяет отправлять с соотношением сигнал / шум гораздо менее 1 (менее 0 дБ), что означает, что мощность передачи может быть снижена до уровня ниже уровня уровня Вмешательство шума и совместного канала от других сигналов сообщений, разделяющих один и тот же диапазон частот.

Одной из форм является прямая последовательность CDMA (DS-CDMA), основанная на спектре разброса прямого последовательности (DSS), используемой, например, в 3G системах сотовых телефонов . Каждый информационный бит (или каждый символ) представлен длинной кодовой последовательности нескольких импульсов, называемых чипсами. Последовательность - это код распространения, и каждый сигнал сообщения (например, каждый телефонный вызов) использует различный код распространения.

Другой формой является частота CDMA (FH-CDMA), основанная на спектре распространения частоты (FHSS), где частота канала быстро изменяется в зависимости от последовательности, которая составляет код распространения. В качестве примера, система связи Bluetooth основана на комбинации частоты и статистической связи CSMA/CA, или CSMA/CA CATISTICAL-DIVISION Multibleblebring Communication (для приложений связи данных) или TDMA (для передачи аудио). Все узлы, принадлежащие к одному и тому же пользователю (к одной и той же пиконете ), используют одну и ту же синхронную последовательность частоты, что означает, что они посылают на одном и том же частотном канале, но CDMA/CA или TDMA используется, чтобы избежать столкновений в VPAN. Частота используется Bluetooth для уменьшения перекрестного разговора и вероятности столкновения между узлами в разных VPAN.

Другие методы включают в себя многократный доступ OFDMA и многовозможного кода (MC-CDMA).

Космический дивизион множественный доступ

Space-Division Maily Access (SDMA) передает различную информацию в разных физических областях. Примеры включают простые сотовые радиосистемы и более продвинутые сотовые системы, которые используют направленные антенны и модуляцию мощности для уточнения паттернов пространственной передачи.

Power-Division Несколько доступ

Схема Power-Division Fulty Access ( PDMA ) основана на использовании мощности передачи переменной между пользователями, чтобы поделиться доступной мощностью на канале. Примеры включают несколько модемов SCPC на спутниковом транспондере, где пользователи получают по требованию большую долю бюджета мощности для передачи по более высоким ставкам передачи данных. ^{[ 8 ]}

Методы пакетного режима

Методы доступа к каналу пакетного режима Выберите одного сетевого передатчика для продолжительности передачи пакета. Некоторые методы больше подходят для проводной связи, в то время как другие больше подходят для беспроводной связи. ^{[ 1 ]}

Общие статистические протоколы мультиплексирования мультиплексирования времени для проводных сетей для проводных сетей включают в себя:

Многократный доступ к носителю с обнаружением столкновений (CSMA/CD), используемый в Ethernet и IEEE 802.3
Несколько доступа к избеганию столкновений (MACA)
Многократный доступ с предотвращением столкновений для беспроводной связи (ара)
Многократный доступ к носителям (CSMA)
Многократный доступ к носителям с предотвращением столкновений и разрешением с использованием приоритетов (CSMA/CARP)
Побитовое арбитраж на основе конструктивных помех, используемой на шине CAN
Токен автобус (IEEE 802.4)
Токеновое кольцо (IEEE 802.5)
Прохождение токена , используемое в FDDI
Динамический времени развязка многократного доступа (динамический TDMA)

Общие протоколы множественного доступа, которые могут использоваться в пакетных радиопроизводственных сетях, включают:

Многократный доступ к носителю с предотвращением столкновений (CSMA / CA), используемый в IEEE 802.11 / Wi-Fi , потенциально используя распределенную координационную функцию
Раннее и сначала высечено, используется в Frontanet
Бронирование Aloha (R-Aloha)
Мобильный вырез Aloha (MS-Aloha)
Code-Division множественный доступ (CDMA)
Ортогональный частотный див .
Ортогональное многочастотное мультиплексирование (OFDM)

Методы дуплексирования

Там, где эти методы используются для разделения и обратных каналов связи, они известны как методы дуплексирования . Система связи дуплексирования может быть полудуплексным или полным дуплексом . В полудуплексной системе связь работает только в одном направлении за раз. The Walkie-Talkie является примером полудуплексной системы, потому что оба пользователя могут общаться друг с другом, но не в то же время, кто-то должен закончить передачу до начала следующего человека. В полнодуплексной системе оба пользователя могут одновременно общаться. Телефон является наиболее распространенным примером полнодуплексной системы, потому что оба пользователя могут говорить и быть услышанными одновременно на каждом конце. Некоторые виды полномудуплексирования:

Примеры гибридного применения

Обратите внимание, что гибриды этих методов часто используются. Некоторые примеры:

Колерочная система GSM объединяет использование дуплекса частоты диплекса (FDD) для предотвращения помех между внешними и возвратными сигналами, с FDMA и TDMA, чтобы позволить нескольким телефонам работать в одной ячейке.
GSM с сервисом GPS , переключенной на пакетах, объединяет FDD и FDMA с прорезом ALOHA для запросов резервирования и динамической схемой TDMA для передачи фактических данных.
Коммуникация Bluetooth Packet Mode объединяет частотный прыжок для доступа к общему каналу между несколькими частными сетями в одной комнате с CSMA/CA для доступа к общему каналу в сети.
IEEE 802.11b Беспроводные локальные сети (WLAN) основаны на FDMA и DS-CDMA для предотвращения помех между соседними клетками WLAN или точками доступа. Это в сочетании с CSMA/CA для множественного доступа в ячейке.
Hiperlan/2 беспроводные сети объединяют FDMA с динамическим TDMA, что означает, что бронирование ресурсов достигается путем планирования пакетов .
G.HN , стандарт ITU-T для высокоскоростной сети над домашней проводкой (линии электропередач, телефонных линий и коаксиальных кабелей) использует комбинацию TDMA, передачи токена и CSMA/CARP , чтобы позволить нескольким устройствам делиться средой.

Определения для конкретных приложений

Различные ограничения и схемы доступа к каналу применяются к разным приложениям.

Местные и столичные сети района

В местных сети районах (LAN) и сетях столичных областей (MANS) методы множественного доступа позволяют сетям шины, кольцевые сети, звездные сети, беспроводные сети и полупуплексную связь с точкой-точкой, но не требуются в полной дуплексной точке -Ко-последовательные линии между сетевыми переключателями и маршрутизаторами. Наиболее распространенным методом множественного доступа является CSMA/CD, который используется в Ethernet . Хотя сегодняшние установки Ethernet используют полнодуплексные подключения непосредственно к переключателям . CSMA/CD все еще реализован для достижения совместимости с более старыми центрами ретранслятора .

Спутниковая связь

В спутниковой связи многократный доступ-это возможность спутника связи функционировать как часть связи между более чем одной парой наземных терминалов одновременно. Три типа множественного доступа, в настоящее время используемых со спутниками связи,-это кодовое расстояние , частота и многократный доступ.

Сотовые сети

В клеточных сетях двумя наиболее широко принятыми технологиями являются CDMA и TDMA. Технология TDMA работает, выявляя естественные разрывы в речи и используя одну радиоволну для поддержки нескольких передач по очереди. В технологии CDMA каждый отдельный пакет получает уникальный код, который разбивается в широком частотном спектре, а затем собирается на другом конце. CDMA позволяет нескольким людям говорить одновременно на одной и той же частоте, позволяя передавать больше разговоров в течение одного и того же количества спектра; Это одна из причин, по которой CDMA в конечном итоге стал наиболее широко принятым методом доступа к каналам в беспроводной промышленности. ^{[ 9 ]}

Происхождение CDMA можно проследить до 1940 -х годов, где его запатентовал правительство Соединенных Штатов и использовано на протяжении всей мировой войны для передачи сообщений. Тем не менее, после войны истек патент, и использование CDMA уменьшилось и было широко заменено TDMA. ^{[ 9 ]} Это было до тех пор, пока Ирвин М. Джейкобс, инженер MIT, и коллеги из компании Linkabit основали телекоммуникационную компанию Qualcomm . ^{[ 10 ]} В то время, когда был основан Qualcomm, Джейкобс уже работал над решением проблем телекоммуникаций для военных с использованием цифровых технологий для повышения способности спектра. ^{[ 11 ]} Qualcomm знал, что CDMA значительно повысит эффективность и доступность беспроводной связи, но беспроводная индустрия, которая уже инвестировала миллионы долларов в TDMA, была скептической. ^{[ 11 ]} Джейкобс и Qualcomm потратили несколько лет, улучшая инфраструктуру и выполняя тесты и демонстрации CDMA. В 1993 году CDMA стала принятой в качестве стандарта беспроводной промышленности. К 1995 году CDMA использовался в коммерческой деятельности в беспроводной промышленности в качестве основы 2G . ^{[ 9 ]}

Смотрите также

Схема разнообразия
Динамическая распределение полосы пропускания
Управление радиоуправлением для межбазного помещения контроля помех

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в Гуванг Мяо; Дженс Зандер; Ки выиграл петь; Бен Слиман (2016). Основы мобильных сетей данных . Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-1107143210 .
^ Даниэль Миноли (3 февраля 2009 г.). Спутниковые системы инженерия в среде IPv6 . CRC Press. С. 136–. ISBN 978-1-4200-7868-8 Полем Получено 1 июня 2012 года .
^ Рим, Рафаэль; Сиди, Моше (1990). Несколько протоколов доступа . Springer-Verlag/Мичиганский университет. doi : 10.1007/978-1-4612-3402-9 .
^ Корнел Терплан (2000). Справочник по телекоммуникациям . CRC Press. С. 266 -. ISBN 978-0-8493-3137-4 Полем Получено 1 июня 2012 года .
^ «Основы технологий доступа к коммуникациям: FDMA, TDMA, CDMA, OFDMA и SDMA» . Электронный дизайн. 2013-01-22 . Получено 2014-08-28 .
^ Halit Eren (16 ноября 2005 г.). Беспроводные датчики и инструменты: сети, дизайн и приложения . CRC Press. п. 112. ISBN 9781420037401 .
^ Садик, абубакер. «Многочисленные методы доступа в связи: FDMA, TDMA, CDMA» . Архивировано с оригинала 2019-10-09.
^ Элинав, Дорон; Рубин, Мати Е.; Brener, Snir (6 марта 2014 г.), Power Division Maily Access , получен 2016-06-29
^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в Qualcomm, Qualcomm. «Всемирная технология, которой было почти не было» . Qualcomm .
^ Тибкен, Шара (2011-12-21). «Основатель Qualcomm собирался уйти в отставку» . Wall Street Journal . ISSN 0099-9660 . Получено 2019-12-03 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} Макет, Дейв (2005). Уравнение Qualcomm: как летняя телекоммуникационная компания подделала новый путь к большой прибыли и доминированию на рынке . Амаком. ISBN 978-0-8144-2858-0 .

Эта статья включает в себя материал общественного достояния из Федеральный стандарт 1037c . Администрация общих услуг . Архивировано из оригинала 2022-01-22. (в поддержку MIL-STD-188 ).

[Miao-1] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в Гуванг Мяо; Дженс Зандер; Ки выиграл петь; Бен Слиман (2016). Основы мобильных сетей данных . Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-1107143210 .

[2] Даниэль Миноли (3 февраля 2009 г.). Спутниковые системы инженерия в среде IPv6 . CRC Press. С. 136–. ISBN 978-1-4200-7868-8 Полем Получено 1 июня 2012 года .

[3] Рим, Рафаэль; Сиди, Моше (1990). Несколько протоколов доступа . Springer-Verlag/Мичиганский университет. doi : 10.1007/978-1-4612-3402-9 .

[4] Корнел Терплан (2000). Справочник по телекоммуникациям . CRC Press. С. 266 -. ISBN 978-0-8493-3137-4 Полем Получено 1 июня 2012 года .

[5] «Основы технологий доступа к коммуникациям: FDMA, TDMA, CDMA, OFDMA и SDMA» . Электронный дизайн. 2013-01-22 . Получено 2014-08-28 .

[6] Halit Eren (16 ноября 2005 г.). Беспроводные датчики и инструменты: сети, дизайн и приложения . CRC Press. п. 112. ISBN 9781420037401 .

[7] Садик, абубакер. «Многочисленные методы доступа в связи: FDMA, TDMA, CDMA» . Архивировано с оригинала 2019-10-09.

[8] Элинав, Дорон; Рубин, Мати Е.; Brener, Snir (6 марта 2014 г.), Power Division Maily Access , получен 2016-06-29

[:0-9] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в Qualcomm, Qualcomm. «Всемирная технология, которой было почти не было» . Qualcomm .

[10] Тибкен, Шара (2011-12-21). «Основатель Qualcomm собирался уйти в отставку» . Wall Street Journal . ISSN 0099-9660 . Получено 2019-12-03 .

[:1-11] Jump up to: ^а ^{беременный} Макет, Дейв (2005). Уравнение Qualcomm: как летняя телекоммуникационная компания подделала новый путь к большой прибыли и доминированию на рынке . Амаком. ISBN 978-0-8144-2858-0 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

v Т и Телекоммуникации
History	Beacon Broadcasting Cable protection system Cable TV Communications satellite Computer network Data compression audio DCT image video Digital media Internet video online video platform social media streaming Drums Edholm's law Electrical telegraph Fax Heliographs Hydraulic telegraph Information Age Information revolution Internet Mass media Mobile phone Smartphone Optical telecommunication Optical telegraphy Pager Photophone Prepaid mobile phone Radio Radiotelephone Satellite communications Semaphore Phryctoria Semiconductor device MOSFET transistor Smoke signals Telecommunications history Telautograph Telegraphy Teleprinter (teletype) Telephone The Telephone Cases Television digital streaming Undersea telegraph line Videotelephony Whistled language Wireless revolution
Pioneers	Nasir Ahmed Edwin Howard Armstrong Mohamed M. Atalla John Logie Baird Paul Baran John Bardeen Alexander Graham Bell Emile Berliner Tim Berners-Lee Francis Blake (telephone) Jagadish Chandra Bose Charles Bourseul Walter Houser Brattain Vint Cerf Claude Chappe Yogen Dalal Daniel Davis Jr. Donald Davies Amos Dolbear Thomas Edison Lee de Forest Philo Farnsworth Reginald Fessenden Elisha Gray Oliver Heaviside Robert Hooke Erna Schneider Hoover Harold Hopkins Gardiner Greene Hubbard Internet pioneers Bob Kahn Dawon Kahng Charles K. Kao Narinder Singh Kapany Hedy Lamarr Innocenzo Manzetti Guglielmo Marconi Robert Metcalfe Antonio Meucci Samuel Morse Jun-ichi Nishizawa Charles Grafton Page Radia Perlman Alexander Stepanovich Popov Tivadar Puskás Johann Philipp Reis Claude Shannon Almon Brown Strowger Henry Sutton Charles Sumner Tainter Nikola Tesla Camille Tissot Alfred Vail Thomas A. Watson Charles Wheatstone Vladimir K. Zworykin
Transmission media	Coaxial cable Fiber-optic communication optical fiber Free-space optical communication Molecular communication Radio waves wireless Transmission line telecommunication circuit
Network topology and switching	Bandwidth Links Nodes terminal Network switching circuit packet Telephone exchange
Multiplexing	Space-division Frequency-division Time-division Polarization-division Orbital angular-momentum Code-division
Concepts	Communication protocol Computer network Data transmission Store and forward Telecommunications equipment
Types of network	Cellular network Ethernet ISDN LAN Mobile NGN Public Switched Telephone Radio Television Telex UUCP WAN Wireless network
Notable networks	ARPANET BITNET CYCLADES FidoNet Internet Internet2 JANET NPL network Toasternet Usenet
Locations	Africa Americas North South Antarctica Asia Europe Oceania (Global telecommunications regulation bodies)
Telecommunication portal Category Outline Commons