Управление на достъпа до мобилната клетъчна мрежа

Управление на достъпа до мобилната клетъчна мрежа

В мобилните мрежи съществува проблема за едновременното участие на много абонати (multiple access) в ограничения честотен участък, предоставен на оператора на мобилните връзки.

Когато мрежата е фиксирана, а терминалът има точка на достъп в нея, достъпът не е проблематичен.

Когато терминалите са свързани паралелно на линията, както е в LAN-мрежи от типа Ethernet, за управление на достъпа до преносната среда са разработени специални методи. Могат ли тези цели да се използват същите методи, когато се касае за безпроводна комуникация?

Да вземем метода, известен като множествен достъп с откриване на конфликтите и детектиране на носещата? Съгласно този метод, предавателят проверява, дали линията, към която са паралелно включени всички абонати, е свободна. По цялата дължина на жичната линия (електропроводна, световодна) сигналът има висока интензивност и се регистрира безпроблемно от всеки предавател. Когато тя е заета, предавателят чака, докато се освободи. Ако е свободна, той се включва към нея, продължавайки да следи състоянието й, за да открие евентуален конфликт.

Тази схема не може да се използва в безпроводните системи, защото е неработоспособна. Интензивността на радиосигнала не е една и съща, както в жичните, а намалява пропорционално на квадрата на разстоянието от предавателя. Като не открие радиосигнал (признак за заетост), предавателят може да се включи и да започне да предава. Но в близко съседство от другата страна на приемника може да има друг предавател, с когото вече може да е установена връзка. Понеже са затихнали, сигналите на този друг предавател не достигат до първия, за да бъдат детектирани, но в общия приемник имат все още високо ниво. В резултат в последния възниква колизия – двата предавателя му изпращат едновременно сигнали.

Очевидно методите за множествен достъп в безпроводните системи не могат да са същите.

В клетъчните системи се използват четири метода за множествен достъп:

Множествен достъп с пространствено разделение (Space Division Multiple Access – SDMA).

Мобилният телефон може да приема няколко сигнала от различни базови станции, които са около него, но качеството на връзката с всяка от тях ще е различно. Алгоритъмът на множествения достъп трябва да позволява избор на най-добрата връзка. Това значи той непрекъснато да измерва нивото на сигналите и да отхвърли останалите. В основата на SDMA е положен механизъма на клетъчната концепция. Клетките образуват инфраструктура, чрез която се постига уплътнение с пространствено разделение (SDM).

Множествен достъп с честотно разделяне на каналите (frequency division multiple access – FDMA).

При метода FDMA на всеки абонат по време на разговора се заделя честотен канал с ширина на лентата . През цялото това време той разполага с него без ограничения. Щом свърши разговора, каналът се освобождава и може да бъде предоставен на друг потребител. Този метод мълчаливо се подразбираше по-горе, когато се разсъждаваше за ограниченията на честотите в клетъчната система. По същество той се свежда до принципите на работа на мултиплексните системи с честотно разделяне на каналите.

Множествен достъп с временно разделяне на каналите (time division multiple access TDMA).

Уплътнението е по принципа TDM, изучен в четвърта глава. Приемникът може да остава на една и съща честота. Разделението е по време. За да работи такава схема, е необходима синхронизация на предавателя и приемника. Когато на всеки канал се отдели свой постоянен временен промеждутък, се говори за фиксирана схема. По-гъвкаво е динамичното разпределение на времеканалите.

Множествен достъп с кодово разделяне на каналите (code division multiple access CDMA).

Методът CDMA е най-сложен, но в много отношения – най-съвършен. Съгласно този метод няколко (до 30-40) потребителя ползват едновременно сравнително широка честотна лента (от порядъка на 1 MHz). За целта се използват специални кодове за разделяне на физическите канали. Проблемът за повторното използване на честотите не съществува. Във всяка клетка може да се използват едни и същи честоти.

Методите TDMA и CDMA се свързват с цифровите мобилни комуникации.

В реалните системи се използват комбинации от разгледаните 4 метода. Най-типичната комбинация е SDMA/TDMA/FDMA. Използва се в клетъчните телефонни системи от второ поколение GSM, DECT, PACS, PHS и др., както и в спътниковите системи Iridium и ISO. В третото поколение мобилни комуникации се прилага кодово разделяне на каналите CDMA. В комбинация с TDMA/FDMA този метод се използва за разширяване на капацитета на клетката.




Коментари: