TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui...

69
Cap 2 . Tehnici de acces multiplu Tehnici de acces cu alocare fixa (alocare de canale) Tehnici de acces aleatoriu Tehnici de acces satistic cu control centralizat

Transcript of TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui...

Page 1: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

Cap 2 . Tehnici de acces multiplu

• Tehnici de acces cu alocare fixa (alocare de canale)

• Tehnici de acces aleatoriu

• Tehnici de acces satistic cu control centralizat

Page 2: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

– Cu alocare fixa:– FDMA - acces multiplu cu diviziune in frecventa

– FDMA calsic

– OFDMA

– TDMA - acces multiplu cu diviziune in timp– Hibrid TDMA + FDMA

– SSMA - acces multiplu cu spectru imprastiat

– FH – CDMA – cu salt in frecventa– DS-CDMA – secventa directa

– TH – CDMA – cu salt in timp

– Hibrid– SDMA - acces multiplu cu diviziune in spatiu

Tehnici de acces multiplu

Page 3: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

– Cu acces aleator (contention):– Aloha (p-Aloha, S-Aloha)– CSMA/CD

– CSMA/CA

– Cu control coordonat al accesului:– Cu rezervare (R-Aloha)– Cu interogare (polling)

– Cu jeton (token)

Tehnici de acces multiplu

Page 4: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

– Permite mai multor utilizatori sa partajeze acelasi “canal” de comunicatie fara sa se perturbe reciproc : principiul ortogonalitatii:

Exista patru dimensiuni ortogonale (in telecomunicatii pentru accesul multiplu):

- frecventa (FDMA)

- timp (TDMA)

- cod (CDMA)

- spatiu (SDMA)

De regula este necesar un

interval de garda intre utilizatori;

Accesul multiplu cu alocare fixa

k2 k3 k4 k5 k6k1

s2f

tc

s3f

tc

channels ki

s1f

tc

Page 5: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

– Se utilizeaza de obicei in comunicatiile radio;

– Mai multi utilizatori partajeaza o banda radio finita din spectru, in acelasi timp;

– Garanteaza accesul la mediu

– Pentru comunicatii bidirectionale trebuie sa se realizeze duplexarea (separarea sensurilor): FDD, TDD sau hibrid FDD+TDD;

– Este necesar un “dispecer” care aloca canalul utilizatorilor

– Are performante si costuri ridicate

Accesul multiplu cu alocare fixa

Page 6: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink);

Intervalul de frecventa dintre cele doua benzi este constant pentru toti utilizatorii (de regula);

Necesita un circuit , duplexor (un filtru costisitor), care sa separe sensurile (se utilizeaza aceeasi antena pt cele doua sensuri → separarea in frecventa este limitata).

Duplexarea in frecventa - FDD

separatia in frecventa

canal invers canal direct

f

Page 7: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

Necesita doua intervale temporale pentru fiecare utilizator: un slot temporal pentru un sens si altul pentru sens invers;

Mai multi utilizatori partajeaza acelasi canal radio;

Nu necesita circuitul duplexor (semnalele de pe cele doua sensuri nu se suprapun in timp);

Este nevoie o sincronizare temporala buna;

Duplexarea in timp - TDD

separatia in timp

canal direct canal invers

t

Page 8: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

- Modulatii cu purtatoare sinusoidala- Utilizatori diferiti au purtatoare diferite, benzi de frecvente diferite + banda de garda -> asigurarea ortogonalitatii;- Se poate aplica transmisiunilor analogice si digitale- Permite transmisiunea simultana si continua- Aplicabila sistemelor de banda ingusta (exp: AMPS)- Simplitate (fara coordonare dinamica)- Dezanvantaje:- risipa a resurselor (banda frecv.)(pauza in transmisiune, intervalde garda)- alocare fixa a spectrului

FDMA

k2 k3 k4 k5 k6k1

f

t

c

Page 9: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

- Mai multe canale – o antena

- Amplificatoarele de RF opereaza aproape de saturatie (eficienta a puterii) → caracteristica neliniara;

- Apar armonici in benzile adiacente (produse de intermodulatie) → produc interferente inter-canal

- necesita filtre de emisie

- Reducerea C/I la utilizator scade performantele

- Doua sensuri – o antena : necesar duplexor- P E >>PR , banda limitata pentru separarea sensurilor →

filtru cu panta de atenuare mare, Q mare (in duplexor)

- Filtre cu Q mare, pe frecvente variabile -> costisitoare

FDMA probleme/neajunsuri

Page 10: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

- Numarul de canale de frecventa:

- Wt banda totala

- Wguard intervalul de garda

- Wc banda de frecvente pentru fiecare canal

- Banda unui canal include banda de transmisiune + intervalul de garda dintre doua canale adiacente

Wc i = Winfo i + Wgrd i

- Comunicatii bidirectionale numarul de utilizatori : N u =Nch /2

- Comunicatii unidirectionale numarul de utilizatori : N u =Nch

Capacitate (utilizatori) in FDMA

2t guard

ch

c

W WN

W

− ⋅=

Page 11: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

Ipoteze simplificatoare:- Canal fără ISI , afectat de zgomot alb (AWGN)- Canal cu DSmP a zgomotului =N0/2, per dimensiune amodulaţiei (DSmP = densitatea spectrală medie de putere);- lărgimea de bandă disponibilă pentru sistem = W (Hz).- există Ku utilizatori activi, fiecare transmite cu puterea medie PS;

Capacitatea pentru un singur utilizator – Th C. Shannon(pt cazul un singur utilizator, capacitatea canalului AWGN de

banda W afectat de zgomot alb, gaussian, aditiv)

Eficienta binara FDMA

2 2

0

log 1 log 1S S

N

P PC W W

P N W

= ⋅ + = ⋅ +

Page 12: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

FDMA - fiecare utilizator are alocata o bandă egală cu a celorlalţi;(se neglijeaza Wguard) capacitatea canalului pentru un utilizator este:

capacitatea totala a celor Ku utilizatori este

- Situaţie echivalent cu cea a unui canal AWGN, cu un singur utilizator, ce transmite date continuu cu o putere medie de Ku ori mai mare.

- In realitate capacitatea efectiva a unui utilizator este:

Iar capacitatea totala efectiva este :

Capacitatea binara FDMA

( )_id 2

0

log 1/

Sk

u u

PWC

K N W K

= ⋅ + ⋅

_ 2

0

log 1 u ST u k id

K PC K C W

N W

⋅= = ⋅ +

info _k 2

0 info _k

log 1 Sk

PC W

N W

= ⋅ + ⋅

_efT u kC K C= ⋅

Page 13: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

Eficienta ηFDMA :

Unde ηW este eficienta in utilizarea spectrului.

Eficienta FDMA

( )( )_k 2

0 _k

2

0

2

_k0

2

0

2 log 12

log 1

log 12

unde

log 1

u Sguard u guard

guard u guardu k

FDMA

T u S

u S

guard u guardW

FDMA W W

u S

K PW W K W

N W W K WK C

C K PW

N W

K P

W W K WN W

WK P

N W

η

ηη η η

− ⋅ − ⋅ + ⋅ − ⋅ − ⋅⋅ = = ⋅

⋅ + ⋅

⋅+

− ⋅ −⋅ ⋅ = ⋅ = ⋅

+ ⋅

Page 14: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

- Utilizatori diferiti utilizeaza diferite sloturi temporale din acelasi canal radio + interval de garda → asigurarea ortogonalitatii;

- Se utilizeaza o singura purtatoare (mai multi utilizatori)- Se poate aplica doar transmisiunilor digitale in banda de baza

sau modulate cu purtatoare sinusoidala- Un utilizator primeste tot canalulradio pe durata slotului propriu;- Throughput mai mare per utilizator- Permite gestionare dinamica

a throughput per utilizator(atribuirea mai multor sloturi) - Comunicatii necontinue- Utilizeaza metode de buffer-ing si burst

TDMA

f

t

c

k2 k3 k4 k5 k6k1

Page 15: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

- Duplexarea necesita comutator in locul duplexorului (cost mic)- Procesul de handoff in sistemele celulare mai simplu (permite

handover soft).- Consum redus al bateriei (statia mobila) - Este mai adecvata pentru transmisiuni cu rata foarte mare

Dezavantaj:

- necesita sincronizare perfecta intre utilizatori- necesar interval de garda- Numar mare de biti de control (overhead) pentru sincronizare

si format (delimitare) cadre

TDMA

Page 16: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

Cadrul TDMA se repeta periodic in timpNumar de utilizatori (pentru un canal radio)

Tcadru – durata unui cadru Db – rata binara Npre – numar biti in preambul cadruNF_tail – numar biti tail cadruNslot – numar biti slot temporal Ntail – numar biti tail / slotNsincro – numar biti sincro / slot Ndate– numar biti date / slotNgarda– numar biti garda / slot

TDMA

Slot 1 Slot 2 Slot 3 … Slot N

Preambul Mesaj informatie biti Tail

Un cadru TDMA

biti tail biti sincro biti date biti garda

_cadru b pre F tail

u

slot

T D N NK

N

⋅ − −=

sincro= + + +slot tail date garda

N N N N N

Page 17: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

TDMA - fiecare utilizator transmite cu puterea PS o fractiune de timp 1/Ku din utilizarea totala a un canal cu lărgimea de banda W ;echivalent cu o puterea medie per utilizator PS / Ku → capacitateamedie a canalului AWGNpentru un singur utilizator , neglijind intervalele de garda, este:

⇒ capacitatea totala a celor Ku utilizatori este

- Situaţie echivalent cu cea a unui canal AWGN, cu un singur utilizator, ce transmite date continuu cu o putere medie de PS intr-o banda W.

Capacitatea binara TDMA

_id 2

0

log 1 u Sk

u u

W K PC

K N W K

= ⋅ + ⋅

2

0

log 1 Sb u k

PD K C W

N W

= = ⋅ +

Page 18: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

Eficienta de transmisie:

Capacitatea unui sistem TDMA cu o banda de frecventa W este:

Capacitatea per utiliaztor este :

Eficienta TDMA

( )TDMA

sincro _

u date u date

cadru b u tail date garda pre F tail

K N K N

T D K N N N N N Nη

⋅ ⋅= =

⋅ ⋅ + + + + +

2

0

log 1 S

b

PD W

N W

= ⋅ +

2

0

log 1TDMA b STDMA

k

u u

D PWC

K K N W

η η⋅ ⋅= = ⋅ +

Page 19: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

- FDMA necesita mai putini biti pentru sincronizare;

- FDMA necesita mai putini biti pentru delimitarea cadrului;

- FDMA au cost mai ridicat pentru BS in sistemele celulare

- FDMA au cost mai mare pentru duplexare (BS si MS)

- FDMA necesita filtre RF de emisie pentru minimizarea interferetelor cu canalele adiacente (produse de intermodulatie)

Comparatie FDMA - TDMA

Page 20: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

- FDMA/FDD:

- FDMA/TDD

- TDMA/FDD

- TDMA/TDD

Exemple de acces multiplu cu duplexare

Page 21: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

Exemple de acces multiplu cu duplexare

Sistemul celularTehnica de acces

multiplu si duplexareMod de operare

Rata binară (kps)

AMPS (Advanced Mobile Phone System) FDMA/FDD analogic

GSM (Global System for Mobile) TDMA/FDD digital 271

USDC (US Digital Cellular) TDMA/FDD digital

JDC (Japanese Digital Cellular) TDMA/FDD digital

CT2 (Cordless Telephone) FDMA/TDD digital 72

DECT (Digital European Cordless Telephone) FDMA/TDD digital 1152

IS95 (US Narrowband Spread Spectrum)

DS-CDMA/FDDFDMA /FDD

digital / analogic FM

1228.8

IS136 (US ) TDMA /FDD digital 48.6

UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) CDMA/FDD, CDMA/TDD digital

Page 22: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

• O combinatie a celor doua metode TDMA si FDMA• Un canal de comunicatie primeste o banda de frecventa pentru un interval de timp (un slot)• Exemplu: GSM , intr-un canal de frecventa de 200kHz sunt 8 canale de comunicatie (temporale).

• Avantaje:– Protectie impotriva interferentelor

selective in frecventa– Capacitate binara globala mai

mare decit CDMA• dar: necestia o sincronizarefoarte precisa si are cost mai

ridicat

Acces multiplu combinat TDMA / FDMA

f

t

c

k2 k3 k4 k5 k6k1

Page 23: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

Accesul multiplu cu spectru imprasitat (SSMA)

- Necesita o banda de transmisie mult mai mare decit transmisiunea radio clasica

- Utilizeaza o secventa pseudoaleatoare PN pentru imprastierea semnalului in frecventa

- Transmisia este imuna la interferentele multicale si la interfentele de tip jamming sau a altor interferente externe.

- Asigura o utilizare eficienta a benzii intr-un mediu multiutilizator

- Exista trei tipuri : DS-CDMA , FH-CDMA si TH-CDMA

SSMA

Page 24: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

Accesul multiplu cu salt de frecventa (Frequency Hopping – Code Division Multiple Access )

- Frecventa purtatoare fc variaza intr-o maniera pseudoaleatoare data de PN, intr-un canal (de frecventa) de banda larga;

- Se utilizeaza cu modulatie de frecventa (FSK)

- Asigura securitatea comunicatiei

- Este imuna la fading (fast hopping)

- Exista doua tipuri

- fast hopping: rata de modificare

a fc este > 1/TS

- slow hopping: rata de modificare

a fc este < 1/TS

FH-CDMA

Modulator

Sintetizor de

frecvenţă

Date

Oscilator

Generator

secvenţă PNBază de

timp

Semnal

cu salt de

frecvenţă

Page 25: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

Accesul multiplu cu salt in timp (Time Hopping – Code Division Multiple Access )

- utilizează impulsuri purtătoare de durată mult mai mică decât intervalul de timp alocat pentru transmiterea lui, poziţia acestui impuls în interiorul intervalului fiind dictata de codul individual pseudoaleator.

- TH-CDMA combinata cu modularea impulsurilor în poziţie (PPM - Pulse

Position Modulation) → tehnica de comunicaţie de bandă ultra largă (Ultra Wide Band communications -UWB);

TH-CDMA

Page 26: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

Accesul multiplu cu diviziune in cod cu seventa directa

(Direct Sequence - Code Division Multiple Access )

- Semnalul de banda ingusta al unui utilizator este inmultit cu o secventa pseudo-aleatoare PN , de banda larga; - Toti utilizatorii transmit simultan in aceeasi banda de frecventa- Problema Near-far : utilizatorul nedorit

este receptionat cu o putere mai mare decit cel dorit → se utilizeaza controlul puterii de emisie;

- Duplexarea: TDD sau FDD

DS-CDMA

k2 k3 k4 k5 k6k1

f

t

c

Page 27: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

- In CDMA fiecare utilizator are un cod unic de imprastiere cu care se va imprastia semnalul in banda de baza inaintea emisiei

- Semnalul receptionat are o putere mai mica decit a zgomotului

- Receptorul utilizeaza un corelator (corelator Rake ) pentru a obtine semnalul emis

- PN-urile sunt alese special sa aiba autocorelatie maxima si corelatie nula cu alte PN-uri sau o varianta deplasata a lui (pentru asigurarea ortogonalitatii); Daca PN-urile nu sunt perfect ortogonale apare jamming.

- Rata secventei de imprastiate (chip rate) este mult mai mare decit rata de simbol a semnalului de informatie (banda de baza);

- Cistigul de procesare

DS-CDMA

= = chipss

p

b b

DWG

D D

Gp: cistig de procesare

Wss: rata codului PN

Dchip: rata de chip

Db: rata bitilor de date

Page 28: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

Ch 01 – Introduceresl.dr. Ing Adrian Florin Paun

Emitator DS-CDMA

Receptor DS-CDMA

DS-CDMA

2( ) ( ) ( )cos(2 )s

ss c

s

Es t m t p t f t

Tπ θ= +

Generator

PN Code

Chip Clock

FTB

Oscilator

fc

Mesaj sss(t)

m(t)p(t)

Semnal

transmis

sss ( t ) ( )p t

m( t )Filtru IF

Wideband

Generator

PN Code

Demodulator

PSK

Sistem

Sincronizare

Date

rec.

Semnalul

DSSS rec la IF

s1 ( t )

s1 ( t )= √2 Es

T s

m( t )cos ( 2πf c t+θ )

Page 29: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

DS-CDMA

f

ff

( ) semnalS f −

semnalul împrăştiat

( ) codP f −

( ) ( )s t p t⋅

( )s t

( )p t

Codul de împrăştiere

cT

( ) semnalSS

S f −

Modulatie QPSK:

30kbps 15kBauds

3840kcps =3.84MHz

256

b S

chip ss

ssp

S

D D

D W

WG

D

= =

=

= =

Page 30: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

Presupuneri:- Numarul utilizatori activi Ku ;

- Interferenta de acces multiplu (MAI)

intra-celula datorata celorlalti utilizatori,

modelata ca AWGN ;

- Controlul perfect al puterii – receptie cu

aceeasi putere indiferent de distanta - Ps puterea

de receptie de la un utilizator;

- Secventa aleatoare si zgomot de fundal neglijabil

- WSS banda semnalului imprastiat

- Db rata binara in band ade baza (bitii de informatie)

Puterea MAI la iesirea detectorului BTS:

Dens. spectrala de putere a interferentei

Energia per bit de informatie:

Capacitatea DS-CDMA – utilizatori

...

...

.

.

.

User 1

User 2

User k

User Ku

( )1u s

I K P≈ −

0 Watts/Hz (one-sided) SS

II

W=

=b s b

E P D

Page 31: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

Semnalul de interferenta MAI (de la ceilalti utilizatori este vazut ca unzgomot aditiv alb independent fata de alte surse de zgomot).

Astfel, daca puterea zgomotului de fundal este Pnoise , raportul Eb /N0 :

Numarul utilizatorilor pentru un anumit Eb /N0 este:

Cresterea numarului de utilizatori → crestere castigului de proces(factorului de imprastiere).

Pentru modulatia multinivel in BB, cu k biti per simbol:

Capacitatea DS-CDMA

0

1 , unde reprezinta factorul de imprastieress b noiseu ss b

b s

W D PK W D

E N P= + −

0 1

b s b ss b

ss noise ss u noise s

E P D W D

N I W P W K P P= =

+ − +

0 0

1 1 S b ss S noise ss b noise

u

b S S s b s

E k E W D P W D PK

D k D E N P E N P

= ⋅ = + − = + −

= ⋅

Page 32: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

Tehnici de crestere a capacitatii

- Utilizarea detectorului de activitate: cand un utilizator nu are date detransmis , nu transmite semnal CDMA. Coeficientul de activitate 0< α <1.

unde GV =1/α este castigul datorat detectiei de activitate.- Utilizarea unor antene sectoriale (de 1200 sau 600 ) in locul celor

omnidirectionale, numarul utilizatorilor dintr-un sector Ku st :

Daca se tine cont si de interferenta de la celulele vecine, f → raportulintre MAI global al celulelor vecine si MAI propriu celulei

Capacitatea DS-CDMA

( )0 0 0

1 1 1

' 1 ' '

b ss b ss b noise ss b noiseu V V

u noise s b s b s

E W D W D P W D PK G G

N K P P E N P E N Pα α α= = + − = + − ⋅

⋅ − +

sect

0

1 ss b noise

u st u A u st u st

b s

W D PK K G K nr K

E N P= + − = ≅

( ) ( )0 0 mare

11 1

A V ss b noise ss b v Au

b s b SNR

G G W D P W D G GK

f E N P E I f

⋅ ⋅= + ⋅ − ≅ ⋅

+ +

Page 33: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

CDMA - fiecare utilizator foloseşte un cod pseudoaleator pentruîmprăştierea semnalului de date semnalul transmis ocupând toată

banda. În cazul ideal (coduri perfect ortogonale), după deîmprăştiere, semnalul de la ceilalţi utilizatori este văzut ca un zgomot AWGN;

→ capacitatea canalului pt un singur utilizator care emite cu puterea PS este:

- capacitatea individuală normată

Utilizând inegalitatea

Capacitatea binara CDMA

( )2

0

log 11

Sk

u S

PC W

N W K P

= ⋅ + ⋅ + −

( )

02

0

log 1

1 1

b

k k

b ku

E

C C N

E CW WK

N W

= + ⋅ + − ⋅

0 02 2

0

1log log

1

b

k k k

b k u bu

E

C C N C Ne e

E CW W W K EK

N W

≤ ⋅ ⋅ ≤ −

+ ⋅

( )ln 1 x x+ ≤

Page 34: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

capacitatea normată, totală a celor Ku utilizatori este:

Capacitatea binara CDMA

0 02

1 1log

ln2 ln2

kT u

b b

C N NC K e

W E E

= ≤ − ≤ − ≤

Page 35: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

Accesul multiplu cu diviziune spatiala

- Utilizatori diferiti sunt separati pe baza proprietatilor spatiale;- Utilizatorii pot transmite in acelasi timp, in acelasi canal de

frecventa folosind acelasi cod de imprastiere;- Se controleaza directia de radiatie a energiei in spatiu pentru

fiecare utilizator cu un fascicul de antene;- Deplasarea utilizatorilor este urmarita de statia fixa;

SDMA

Page 36: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

Aplicatii initiale – antene sectorizate;- reutilizarea frecventelor

in sistemele celulare;

Aplicatii avansate: antene adaptive caredirectioneaza energia simultan catre mai multiutilizatori individual.

SDMA

Page 37: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

Exemple Sisteme acces centralizat

Sistemul celularTehnica de

acces multipluMod de operare

Rata binară (kps)

AMPS (Advanced Mobile Phone System) FDMA/FDD analogic

GSM (Global System for Mobile) TDMA/FDD digital 271

USDC (US Digital Cellular) TDMA/FDD digital

JDC (Japanese Digital Cellular) TDMA/FDD digital

CT2 (Cordless Telephone) FDMA/TDD digital 72

DECT (Digital European Cordless Telephone) FDMA/TDD digital 1152

IS95 (US Narrowband Spread Spectrum)

DS-CDMA/FDDFDMA /FDD

digital / analogic FM

1228.8

IS136 (US ) TDMA /FDD digital 48.6

UMTS (Universal Mobile Telecommunication

System)

DS-CDMA/FDD,DS-CDMA/TDD digital

Page 38: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

- Accesul multiplu aleator se poate aplica in sistemele cu comutatie de pachete;

- Se bazeaza pe un mecanism ce confirmari → comunicatia este bidirectioanala

- Accesul la mediu doar atunci cind sunt pachete de transmis

- Nu necesita un dispozitiv de coordonare a accesului- Durata de transmisie a unui pachet → timp de transmisie TFR ;

- Durata necesara unui pachet sa ajunga de la sursa la destinatie →timp de propagare TP

- Cind transmisiile de la 2 sau mai multi utilizatori se suprapun →coliziune (nici un pachet nu se receptioneaza corect)

- Intervalul maxim in care poate apare o coliziune → interval de

vulnerabilitate

Acces multiplu aleator

Page 39: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

- Utilizeaza mecanismul confirmarilor pozitive (ACK), contor de timp (timer) si limitare a incercarilor de retransmisie (Kmax)

- Este cea mai simpla tehnica de acces aleatoriu: 1. Daca un utilizator are de transmisun cadru → il transmite si apoi

asteapta ACK. 2. Dupa expirarea timer, se asteapta

un timp aleatoriu si se reia transmisia;

3. Daca dupa Kmax incercari nu se primeste ACK, se renunta la transmisie,

Variante: pure-Aloha (P-Aloha), sloted-Aloha (S-Aloha);

reserved-Aloha (R-Aloha) Organigrama algoritmului P-Aloha

Aloha

Page 40: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

Capacitatea accesului pure-Aloha (P-Aloha)Presupuneri:

- Cadrele au toate aceeasi lungime (b biti ↔ durata TFR = b / Db ) ;

- Numar infinit de utilizatori :

- λ rata traficului cu succes (cadre/s)- λt rata traficului total (oferit) (cadre/s)

- λr rata traficului rejectat – cu coliziuni (cadre/s)

- Capacitatea canalului (a legaturii) Db (bps) - Traficul total (bps)

- Traficul cu succes (throughput) (bps)

- Statistica mesajelor intr-un canal de la utilizatori independenti: proces Poisson – probabilitatea de a primi K mesaje pedurata T intr-un sistem (link) cu rata traficului

total λt :

Aloha

t rλ λ λ= +

(traficul total normalizat)' t t b

G b G b Dλ λ= ⋅ = ⋅

(traficul normalizat)' S b

S b b Dλ λ= ⋅ = ⋅

( )Pr[ ]

!

tK T

tT eK

K

λλ

=

Page 41: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

Capacitatea accesului pure-Aloha

- Transmisia este cu succes daca nu se transmite nici un alt cadruin intervalul vulnerabil (2TFR).

Aloha

( )( )max 1 2e 0.184

exp 2 1 2

SS G G

G

= ≈= ⋅ −

=

Intervalul de vulnerabilitate

pure-Aloha = 2Tfr

Tfr

Tfr

TfrTfr( )0 2

2 2

2 ePr[ 0]

0!

e e

FR t

t b

T

t FR

b D G

T SK

G

S

G

λ

λ

λ −

− ⋅ ⋅ − ⋅

= = =

= =

Page 42: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

Capacitatea accesului sloted-Aloha

- S-Aloha similar cu P-Aloha + timpul este divizat de sloturi temporale de durate unui cadru TFR, iar statiile transmit doar la inceputulslotului.- Transmisia este cu succes daca nu se transmite nici un alt pachetin intervalul vulnerabil (TFR).

Aloha

( ) max1 e 0,368

exp 1

SS G G

G

= ≈= ⋅ −

=

( )0e

Pr[ 0] e0!

FR tT

t FR GT S

KG

λλ −

−= = = =

Page 43: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

Aplicatia 1:

Un grup de statii partajeaza un canal de 144kbps. Fiecare statie trimite, in medie la 1s, un cadru de 2500 biti, chiar daca cadrul anterior nu a fost trimis (se utilizeaza buffere la emisie), independent de celelalte statii. Care este numarul maxim de statii pentru P-Aloha si S-Aloha?

Daca statiile genereaza un trafic mediu mai mare decit throughput-ulsistemul nu va putea functiona fara pierderi.

Generarea cadrelor in canal → proces Poisson

traficul mediu generat de o statie este: Dst =2500/1 = 2.5kbps

P-Aloha:

S-Aloha:

Aloha

'

max max max0.184 24.496kbpsb

S S S D≈ = ⋅ ='

st maxNr 24.496 2.5 9 statiist

S D= = = '

max max max0.368 53.24kbpsb

S S S D≈ = ⋅ ='

st maxNr 53.24 2.5 21 statii st

S D= = =

Page 44: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

Aplicatia 2:

Un grup de 3 statii independente partajeaza un canal de 144kbps. Statiile transmit cadre de 1500 biti, cu ratele binare medii de 45kbps, 21kbps si 15kbps. Care este traficul normalizat in canal, throughput–ul normalizat, probabilitatea de transmisie cu succes a unui pachet si rata cu care se transmit corect pachetele pentru P-Aloha si S-Aloha?

Ratele cu care se genereaza cadrele:

Timpul de transmisie:

Traficul normalizat:

Throughput-ul normalizat (P-Aloha):

Throughput-ul normalizat (S-Aloha):

Aloha

i st i i

D bλ =

1

2 1 2 3

3

45kbps 1.5kb=30 cadre/s

21kbps 1.5kb=14 cadre/s + + 54 cadre/s

15kbps 1.5kb=10 cadre/s

t

λ

λ λ λ λ λ

λ

=

= = ==

1.5kb 144kbps 10.416 ms FR bT b D= = =

0.5625t b FR t

G b D Tλ λ= ⋅ = ⋅ =

( )exp 2 0.1826S G G= ⋅ − ≈

( )exp 0.3205S G G= ⋅ − ≈

Page 45: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

Aplicatia 2:

Prob. transmisie cu succes (P-Aloha):

Prob. de transm. cu succes (S-Aloha):

Rata sosire succes pachete (P-Aloha):

Rata sosire succes pachete (S-Aloha):

Obs: Deoarece pentru P-Aloha sistemul trebuie sa lucreze la un G>0.5 este de asteptat ca in realitate sa nu functioneze, comparativ cu S-Aloha (G<1).

Aloha

[ ] ( )Pr 0 exp 2 0.3247S

P K G= = = − ≈

[ ] ( )Pr 0 exp 0.57S

P K G= = = − ≈

17.5 cadre/sS t

Pλ λ= ⋅ ≈

30.7 cadre/sS t

Pλ λ= ⋅ ≈

Page 46: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

Aplicatia 3:

Un grup de statii S-Aloha independente genereaza o rata 120 cereri/s atit pentru cadre noi cit si retransmise, durata unui slot fiind12.5ms. Cat este traficul total normalizat? Care este probabilitatea ca un cadru sa fie transims cu succes la prima tentativa si dupa fix doua coliziuni?

Traficul total normalizat (incarcarea):

Probabilitatea de succes la prima incercare:

Probabilitatea de succes dupa fix doua coliziuni:

Aloha

12,5ms 120rq/s =1,5FR tG T λ= ⋅ = ⋅

[ ] ( )Pr 0 exp 0.22S

P K G= = = − ≈

[ ]( ) [ ] ( ) ( )22

_2 1 Pr 0 Pr 0 1 exp exp 0.135SP K K G G= − = ⋅ = = − − ⋅ − ≈

Page 47: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

Carrier Sense Multiple Access- Intai se asculta mediul;- Daca este liber → trasmite;- Daca nu este liber → asteapta;- confirmari pozitive ACK + timer

- Se reduce probabilitateacoliziunilor, dar nu se elimina;- tipuri: - CSMA non persistent- CSMA 1-persistent- CSMA p-persistent- CSMA /CD- CSMA /CA

CSMA

Page 48: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

- Intervalul de vulnerabilitatate este timpul de propagare- CSMA eficienta daca tp < tframe→ pe arii geografice mici (LAN)- Dupa modul in care se comporta daca mediul este acopat:

- CSMA 1-persistent: daca mediul este ocupat, va asculta continuu pina la eliberarea lui si apoi va transmite imediat fara sa mai astepte;

- CSMA p- persistent: asculta continuu mediu daca este ocupat, iar la eliberareva transmite cu o anumita probabilitate p la incepulutslotu-ului de timp urmator; - CSMA nepersistent:

daca mediul este ocupat va asculta din nou dupa timpul backoff (ca la prima incercare);

CSMA

Page 49: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

- Risc mare de coliziune cind seelibereaza mediul (daca mai multe statii au de tranmsis);

- Eficienta scazuta daca dupa eliberarea mediului are de transmis o singura statie (mediuleste liber si statia asteapta);

- Compromis intre cele doua anterioare: la inceputul slotuluiunde poate sa transmita, va transmite cu probabilitatea p;

CSMA

Page 50: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

Algoritmii CSMA

OBS: la p-persistent sedefinesc intervale de timp,slot, la inceputul caruiastatiile pot transmite(ca la slotted-Aloha);

CSMA

Page 51: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

Se definesc:TFR – durata de transmisie a unui cadru;Tp – timpul maxim de propagare; si raportul a = Tp / TFR ;G – traficul total normat;S – traficul transmis cu succes (throughput), normat ;

- Throughput CSMA nepersistent

- Throughput slotted-CSMA

Throughput CSMA

Page 52: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

- Throughput CSMA 1-persistent

- Throughput slotted-CSMA 1-persistent

Throughput CSMA

( ) ( )

( ) ( ) ( )

1 exp exp 1

1 1 exp exp 1

a aG G G aS

a aG a G a

+ − − ⋅ − + =+ − − + ⋅ − +

( ) ( )

( ) ( ) ( ) ( )

1 1 /2 exp 1 2

1 2 1 exp 1 exp 1

G G aG G aG G G aS

G a aG aG G a

⋅ + + + + ⋅ − + =⋅ + − − − + + ⋅ − +

Page 53: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

- Throughput comparativ intre variante de Aloha si CSMA

Throughput CSMA

Page 54: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

CSMA/CD

- CSMA + detectiacoliziunilor- La CD transmiteun semnal de perturbatiejam (48 biti) ; - Fiecare statie reiatransmisia dupa un timpdat de algoritmul de backoff;- Detectia coliziunii : stati asculta in timp ce transmite si detecteaza un semnal mai mare decit cel transmis.- Durata cadrului (slot) > 2 timpulmaxim de propagare Exp: tp =25.6μs, Db =10Mbps bframe >512 biti

Page 55: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

Algoritmul CSMA/CD

(Algoritmul Backoff)

- In cazul coliziunii se alege

numarul slotului de transmisie intre 1 si 2k-1, (k – numarul de

incercari) , kmax =10;

- Numarul maxim deincercari =16, dupa care

se renunta la transmisia

cadrului;

CSMA/CD

Page 56: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

Se definesc:TFR – durata de transmisie a unui cadru;Tp – timpul maxim de propagare; si raportul a = Tp / TFR ;G – traficul total normat;S – traficul transmis cu succes (throughput), normat ;

bjam – lungimea normata a cadrului de eroare – jamming;

- Throughput CSMA/CD

- Throughput slotted CSMA/CD

Throughput CSMA/CD

( )( ) ( )

exp

2 2 2 1 xpjam jam

G aGS

b G aG aG b G G e aG

⋅ −=

+ + − + − + −

( )

( ) ( )2

exp

2 xpjam jam jam

aG aGS

a b b ab a a G aG e aG

⋅ −=

+ − + + + − −

Page 57: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

Ch 01 – Introduceresl.dr. Ing Adrian Florin Paun

- Limitari ale CSMA/CD in transmisiunile radio

- detectarea coliziunilor nepractica (semnalul receptionat este semnificativ mai mic decit cel transmi, o singura antena);

- problema nodului ascuns (a): A transmiste lui B,C nu detecteaza semnal, C transmite lui B → coliziune;

- problema nodului expus: B transmite lui A, D nu detecteaza dar C detecteaza, C are de transmis

lui D si amina inutil transmisia;

Solutie : CSMA/CA;

CSMA/CA

BA C D

Page 58: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

CSMA with Collision Avoidance- Ο statie asculta mediul pt un timp predefinit (DIFS - distributed inter-

frame space) pentru a detecta orice activitate;- Dacă mediul este ocupat sau începe a fi utilizat pe durata DIFS, staţia

va amâna încercarea de transmisie conform algoritmului backoffexponenţial (contorizarea se face doar când mediul este ulterior liber);

- dacă mediul este liber pe tot intervalul DIFS → se incepe transmisia:- Sursa emite o cerere către destinaţie – un cadru scurt RTS (Request

To Send), care conţine adresa sursei, a destinaţiei şi durata tranzacţiei care va urma (incluzând datele şi ACK);

- Staţia destinaţie răspunde (dacă mediul este liber) cu un cadru de control scurt – CTS (Clear to Send), cu aceleaşi informaţii ca şi RTS;

- Toate celelalte staţii care recepţionează RTS şi/sau CTS îşi setează indicatorul de purtătoare virtuală – NAV (Network Allocation Vector) la durata tranzacţiei → mediul este ocupat pe acest interval;

-

CSMA/CA

Page 59: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

- Pe durata NAV celelalte staţii nu vor încerca să transmită → se reduce probabilitatea coliziunilor;

- Receptorul îl verifică (CRC) şi îl confirmă emiţătorului → trimite (ACK);

- Dacă emiţătorul primeşte ACK → transmisie completă, fără coliziune;- Dacă emiţătorul nu primeşte confirmarea → a avut loc o coliziune şi

va încerca retransmisia cadrului după aplicarea algoritmului backoff exponenţial;

.

CSMA/CA

CW

Amânarea transmisiei

Sursă

Destinaţie

Alte staţii

Algoritm

backoff

DIFS - Distributed inter-frame deferral

SIFS – Short inter-frame deferral

(SIFS<DIFS)

CW - Contention Window

NAV - Network Allocation Vector

Page 60: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

Organigrama algoritmului CSMA/CA

- Mecanismul functioneaza eficient pentru

putine statii in retea;

CSMA/CA

Page 61: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

- Statiile se consulta intre ele pentru a determina care are dreptul sa transimta;

- O statie nu poate transmite daca nu a fost autorizata de celelalte statii (sau de dispecer)

- Exista trei metode tipice de acces controlat:

- cu rezervare

- Polling- cu jeton (Token Passing)

Acces control coordonat

Page 62: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

- Transmisia este organizata in cicluri de dimensiuni variabile;

- Fiecare cilcu incepe cu un cadru de rezervare, care are un numar de sloturi egal cu numarul de statii;

- Cind o statie are de transmis un cadru de date, trebuie sa faca o rezervare (slotul corespunzator din cadrul de rezervare);

- Orice statie care asculta intervalul de rezervare stie ce statii transmist si in ce ordine

-Reservation-station needs to make a reservation before sending data

Acces cu rezervare

Page 63: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

Exemplu R-Aloha

- In modul rezervare: ciclul temporal este divizat in M+1 sloturi, M pentru cadre de date si ultimul este imparit in M sub-sloturi pentru rezervarea celor M de date. - In modul pasiv exista un cadru unic impartit in subsloturi in care statiile cer permisiunea. Apoi asteapta mesajul ACK, continind si numarul de si pozitia sloturilor alcate pentru transimsia datelor;

Comparatie a timpului de intirziere la

transmisia unui cadru τD in functie de incarcare,

pentru S-Aloha si R-Aloha;

Acces cu rezervare

G

S-Aloha R-Aloha

0.37 0.8

Page 64: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

- Statiilor li se permite pe rand accesul la mediu;

- Tipuri de polling: centralizat si distribuit;- Polling centralizat: una dintre statii este desemnata statie principala,

iar celelalte statii secundare;

- Se utilizeaza confirmari pozitive (ACK) si negative (NAK)

- Toate datele se transmit prin intermediul statiei primare;

Acces cu polling

Page 65: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

- Statia primara are de transmis cadru de date → transmite un cadru select cu adresa destinatarului; dupa primirea ACK (statia secundara poate accepta datele) transmite cadrul de date;

- Transmisia cadrului de date incheiata daca se primeste ACK;- Statia primara este gata sa primeasca date, trimite un cadru poll pe

rind (Round-Robin, sau dupa alta ordine) statiilor secundare; acestea raspund cu cardul de date (daca exista) sau cu NAK;

- Fiecare cadru de date trebuie confirmat cu ACK de statia primara;

Avantaje: se elimina posibilitatea ca o statie sa acapareze mediul (se garanteaza accesul tuturor statiilor la mediu);

Dejavantaje: - ineficienta polling catre statii care nu au de transmis;

- incarcarea statiei primare;

Acces cu polling

Page 66: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

- Accesul cu jeton – statiiile din retea sunt organizate intr-un inel logic: fiecrare isi cunoaste predecesorul si succesorul;

- Jetonul – da dreptul statiei de a avea acces la mediu; necesit amanagement;

- Intr-o topologie fizica de inel – statiile dau jetonul succesorului;

- In topologia de inel dublu – se utilizeaza un al doilea inel care opereaza in sens invers;

- Se poate utiliza si in topologii fizice de bus sau stea

Acces cu jeton (token)

Page 67: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

Topologii

fizicepentru

accesul

cu jeton

Acces cu jeton (token)

Page 68: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

Procedura accesului cu jeton (toplogie fizica inel)

Moduri ale statiei:- Ascultare: statia verifica daca adresa destinatie a cadrului

este ai ei, daca da prelucreaza cadrul, daca nu este

retransmis cu 1 bit intirziere;- Transmisie: dupa ce a capturat jetonul (free token) , statia

transmite cadrele de date

si le elimina dupa ce au parcurs bucla, iar la sfirsit

reintroduce jetonul in retea;

Acces cu jeton (token)

Page 69: TAT ch02 Tehnici de acces multiplu 00 2019.ppt ... · Se aloca doua benzi de frecventa fiecarui utilizator: una pentru un sens si alta pentru sens invers (uplink / downlink); Intervalul

- Utilizatori diferiti utilizeaza diferite sloturi temporale din acelasi canal radio + interval de garda -> asigurarea ortogonalitatii;

- Se poate aplica doar transmisiunilor digitale in banda de baza sau modulate cu purtatoare sinusoidala

TDMA