30. Сотовые системы мобильной связи

Сотовая связь, сеть подвижной связи — один из видов мобильной радиосвязи, в основе которого лежит сотовая сеть.

Ключевая особенность заключается в том, что общая зона покрытия делится на ячейки (соты), определяющиеся зонами покрытия отдельных базовых станций (БС).

Соты частично перекрываются и вместе образуют сеть. На идеальной (ровной и без застройки) поверхности зона покрытия одной БС представляет собой круг, поэтому составленная из них сеть имеет вид сот с шестиугольными ячейками (сотами).

Сеть составляют разнесённые в пространстве приёмопередатчики, работающие в одном и том же частотном диапазоне, и коммутирующее оборудование, позволяющее определять текущее местоположение подвижных абонентов и обеспечивать непрерывность связи.

Основные составляющие сотовой сети — это сотовые телефоны и базовые станции, которые обычно располагают на крышах зданий и вышках. Будучи включённым, сотовый телефон прослушивает эфир, находя сигнал базовой станции. После этого телефон посылает станции свой уникальный идентификационный код. Телефон и станция поддерживают постоянный радиоконтакт, периодически обмениваясь пакетами. Связь телефона со станцией может идти по аналоговому протоколу (AMPS, NAMPS, NMT-450) или по цифровому (DAMPS, CDMA, GSM, UMTS). Если телефон выходит из поля действия базовой станции (или качество радиосигнала сервисной соты ухудшается), он налаживает связь с другой (англ. handover).

31. Транкинговая радиосвязь

Транкинговая радиосвязь — система двусторонней подвижной радиосвязи, которая использует диапазон ультракоротких волн. Система транкинговой радиосвязи устроена аналогично сотовой - пользовательские терминалы и базовые станции, оборудование для увеличения дальности связи — ретрансляторы и контроллер, который управляет работой станции и обеспечивает выход на городскую телефонную сеть.

При этом, транкинговая радиосвязь поддерживает:

- осуществление моментальной связи (0,2-0,5 сек) внутри группы абонентов, которая может быть задана заранее;

- возможность перераспределения участников групп во время сеанса связи;

- систему приоритетов вызовов (мобильный оператор не делает различий между абонентами);

- сохранение связи даже при выходе из строя базовой станции;

- передачу широковещательного сигнала абонентам сети;

- возможность быстро переконфигурировать сеть.

Цифровые стандарты транкинговой радиосвязи пока не получили такого широкого распространения в связи с более высокой стоимостью оборудования.

32. Методы доступа к среде передачи: классификация

Методы доступа к среде передачи бывают конфликтные (состязательные) и неконфликтные. Конфликтные методы доступа предполагают возможность коллизии (collision – столкновение), т.е. одновременной передачи по одной линии двумя и более компьютерами.

Конфликтные методы доступа:

- CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance) 

- CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect)

Неконфликтные методы доступа:

- метод доступа с маркером

- метод доступа по приоритету

33. Метод доступа к среде csma/cd. Этапы дотупа к среде

CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect) — множественный доступ (МА) с прослушиванием несущей и обнаружением коллизий (CS). Это — полудуплексная архитектура, что означает возможность передавать информацию в тот или иной момент времени только для одной станции.

Начинать передачу имеет право любой компьютер сети (Multiple Access, MA), но перед началом передачи компьютер должен проверить, свободна ли линия (измерить напряжение). Компьютер начавший передачу контролирует её до конца передачи. В случае изменения сигнала обнаруживается коллизия(Collision Detect, CD), после этого передача прекращается и запускается аварийный сигнал. Метод применяется в сетях с логической общей шиной.

Этапы доступа к среде:

Все данные передаваемые по сети, помещаются в кадры определённой структуры и снабжаются уникальным адресом станции назначения.

Чтобы получить возможность передавать кадр станция должна убедится, что разделяемая среда свободна. Это достигается прослушиванием основной гармоники сигнала, которая также называется несущей частотой (carrier sense, CS). Признак незанятости – отсутствие несущей частоты.

Если среда свободна, то узел имеет право начать передачу кадра.

Кадр данных всегда сопровождается преамбулой (preamble), которая состоит из семи байт и нужна для оповещения о входе.

После завершения передачи все узлы должны выждать технологическую паузу. Случайная пауза выбирается по алгоритму ПАУЗА=L*(ИНТЕРВАЛ ОТСРОЧКИ), где интервал отсрочки равен 512 битовым интервалам. Битовый интервал обозначается bt и соответствует времени между появлениями двух последовательных бит на данном кабеле. L – целое число, выбранное с равной вероятностью из диапазона от 0 до 2 в степени N, где N – номер повторной попытки передачи данного кадра: 1,2,…,10. После десятой попытки интервал из которого выбирается пауза не увеличивается. Т.о. случайная пауза может принимать значения от 0 до 52,4 мс. Если 16 последовательных попыток передачи кадра вызывают коллизию, то передатчик должен прекратить попытки и отбросить этот кадр.

34. CSMA/CA

CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance) — множественный доступ (MA) с прослушиванием несущей(CS) и избежанием коллизий(CA).

Каждый компьютер перед передачей данных в сеть сигнализирует о своём намерении, поэтому остальные компьютеры узнают о готовящейся передаче и могут избежать коллизий. Однако широковещательное оповещение увеличивает общий трафик сети и уменьшает её пропускную способность (CSMA/CA медленнее CSMA/CD).

Общий недостаток конфликтных методов доступа – неопределённое время прохождения кадра, резко увеличивающееся при возрастании интенсивности сетевого трафика.

Достоинства конфликтных методов доступа:

- простота реализации

- все сетевые узлы передают и принимают сигналы в одной полосе частот

- имеется один канал для передачи всех данных

Недостатки конфликтных методов доступа:

- только один узел может передавать данные в отдельный момент времени

- узел может либо передавать либо принимать данные (работать в полудуплексном режиме)