Читайте также:
|
Очевидно, что при организации доступа подвижных абонентских радиостанций к каналам базовых станций должны использоваться определенные протоколы многостанционного доступа, обеспечивающие разрешение конфликтов (коллизий) при одновременной посылке двух и более вызовов. Можно выделить три вида таких протоколов:
q протоколы детерминированного доступа;
q протоколы случайного доступа;
q протоколы комбинированных методов доступа.
Протоколы детерминированного многостанционного доступа упорядочивают доступ подвижных абонентов сети к канальному ресурсу базовой станции таким образом, чтобы полностью исключить конфликты при передаче вызовов. Это делается за счет закрепления канального ресурса за абонентами и обычно приводит к нерациональному использованию канального ресурса, появлению временных задержек и требует жесткой синхронизации процесса доступа. Данные протоколы многостанционного доступа могут применяться в радиосетях со сравнительно небольшим числом абонентов и регулярным потоком вызовов.
Протоколы случайного многостанционного доступа в принципе допускают возникновение конфликтов при передаче вызовов от мобильных станций. Однако потери от таких конфликтных ситуаций, как показывает практика, могут оказаться меньше потерь от простоя каналов при использовании протоколов детерминированного доступа. Для уменьшения вероятности возникновения конфликтов используются предварительная проверка состояния каналов доступа и различные методы обнаружения конфликтов. При обнаружении конфликта абонент прекращает передачу сигнала вызова.
Простейшим по идее примером случайного многостанционного доступа является протокол ALOHA (иногда называемый «чистая» ALOHA), который вообще не предусматривает процедуры распределения каналов доступа и предотвращения коллизий. Это означает, что любая абонентская станция может передавать данные в любое время, но при этом не обеспечивается гарантированная доставка их получателю.
Тем не менее, этот протокол предусматривает подтверждение приема данных путем передачи по каналу обратной связи специального короткого пакета (Acknowledged, ACK). В случае же обнаружения коллизии принимаемых пакетов данных (путем проверки контрольной суммы пакета) вместо подтверждения ACK передается другой короткий пакет с сообщением о неприеме данных (Not - Acknowledged, NAK), после чего делается следующая попытка передачи данных. Данный протокол успешно используется в сетях со слабой нагрузкой, имеющих малое число абонентов, или в сетях, в которых передается небольшое количество информации в единицу времени. Рост интенсивности трафика неизбежно приводит к увеличению вероятности коллизий и числа повторных передач.
В определенной степени преодолеть эти проблемы можно, если ввести синхронизацию работы станций в форме выделения специальных временных интервалов (слотов). При этом всем абонентским станциям передается последовательность синхронизующих импульсов. Сообщения доступа могут передаваться только между синхроимпульсами, а начало передачи должно совпадать с началом любого слота. Коллизии могут возникать только на протяжении одного временного интервала. Такой протокол получил название синхронная ALOHA (Slotted ALOHA, или S-ALOHA).
Режим повторной передачи в S-ALOHA отличается тем, что следующая попытка передачи сообщения производится лишь после паузы, длительность которой является случайной, но кратной длительности временного слота.
Дальнейшее снижение вероятности коллизий может быть обеспечено путем перехода к протоколам, предусматривающим предварительное «прослушивание» канала перед тем, как передавать сообщение. Эта группа протоколов получила название протоколы многостанционного доступа с контролем несущей (МДКН) (Carrier Sense Multiple Access, CSMA). Простейшим из них является т.н. 1-настойчивый МДКН (1-persistent CSMA), в соответствии с которым отсутствует разбиение времени на слоты, а сообщение отправляется лишь после предварительного прослушивания канала, причем немедленно (с вероятностью 1) после принятия решения о том, что канал свободен. Далее в случае, если вовремя не поступает сообщение АСК, станция через случайный промежуток времени снова начинает прослушивать канал и повторяет попытку передачи и т.д.
В соответствии с другой версией протокола CSMA, называемой часто ненастойчивый МДКН, повторные прослушивания канала производятся через случайные промежутки времени после выяснения того, что канал занят. При принятии решения о том, что канал свободен, сообщение немедленно передается. В отличие от настойчивого МДКН в данном случае снижается вероятность того, что две станции одновременно начнут передачу немедленно после освобождения канала.
При использовании протокола р-настойчивый МДКН используется синхронизация на основе слотов и предварительное прослушивание канала. Однако передача сообщения, в случае освобождения канала, производится с некоторой вероятностью р < 1, что, как и при использовании ненастойчивого МДКН, снижает вероятность одновременной передачи сообщения двумя и более станциями.
Протоколы, использующие комбинацию различных методов многостанционного доступа, могут иметь централизованное или децентрализованное управление каналами доступа. При централизованном управлении базовая станция передает абонентам порядок доступа, который адаптируется, исходя из интенсивности поступающих вызовов, времени задержки предоставления доступа, потерь вызовов и др. При децентрализованном управлении каналами доступа базовая станция передает абонентам лишь информацию о приоритетах доступа.
В современных системах беспроводного доступа часто используют сочетание механизмов централизованного назначения каналов и методов конкурентного доступа. По сути, работа этих систем происходит в два этапа. Первый этап – резервирование ресурсов (например, временных интервалов) для будущей передачи. На этом этапе все станции заявляют (пытаются заявить) о своих потребностях в канальных ресурсах. На втором этапе происходит непосредственная передача данных в отведенном интервале. В этих схемах используется контроллер базовой станции, с помощью которого производится синхронизация передач и осуществляется резервирование. Как правило, механизмы резервирования приводят к увеличению времени задержки получения пакетов при слабой загрузке системы, но при этом обеспечивают ей более высокую пропускную способность. Примером подобного механизма является схема множественного доступа с распределением по запросу (Demand Assigned Multiple Access, DAMA), называемая также схемой ALOHA с резервированием (R-ALOHA). В течение определенного временного интервала абонентские станции пытаются зарезервировать для себя временные интервалы для передачи данных. На стадии резервирования могут происходить конфликты. Если абонентской станции удалось зарезервировать временной интервал, то другие абонентские станции не смогут в это время осуществлять передачу. Базовая станция по обратному каналу (каналу «вверх») собирает все успешные запросы (остальные игнорируются) и по прямому каналу (каналу «вниз») посылает список с указанием прав доступа к последующим временным интервалам. Данный метод гарантирует абонентским станциям, зарезервировавшим канал доступа, передачу информации доступа. Остальные абонентские станции могут пересылать данные в течение незарезервированных интервалов на принципах конкурентного доступа и без гарантии доставки пакетов.
Дата добавления: 2015-01-30; просмотров: 78 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |