Особенности архитектуры и взаимодействия элементов сетей сотовой связи и широкополосного доступа – ЧАСТЬ 1

. Для сетей сотовой связи и сетей BWA характерно наличие совокупностей фиксированных (перемещаемых) или подвижных (Mobile Station – MS) абонентских станций в пределах некоторых территориальных областей (сот), а также базовых станций (Base Station – BS) расположенных стационарно (в пределах соты) и связанных с абонентскими станциями (рис. 1.8, а).

Базовые станции различных сот передают полученные от пользователь­ских станций сообщения через центры коммутации мобильной связи (Mobile Services Switching Center – MSC, для сетей мобильной связи) или через узлы (Interworking Function Node, для сетей широкополосного доступа) в транспорт­ную сеть (и обратно).

Центры коммутации и узлы взаимодействия обеспечивают адресную транс­портировку сообщений, управление потоками данных и взаимодействие с эле­ментами сетевого биллинга, а также внутрисетевую поддержку пользователей (доступ к внутрисетевым услугам).

Архитектура и функциональные возможности современных сетей сотовой связи позволяют абоненту свободно перемещаться в пределах зоны покрытия со скоростью от 5 до 120 км/ч, без прерывания сеанса связи.

Обеспечение непрерывности мобильной связи при перемещении абонента из одной соты в другую сопровождается сменой подключения абонентских станций к транспортной сети (изменением точек входа в транспортную сеть) с использованием коммутационных процессов двух разновидностей:

–                хэндовер (handover), который соответствует перемещению станции через гра­ницы соседних сот; это перемещение сопровождается сменой базовой стан­ции, через которую осуществляется доступ;

–                роуминг (roaming), соответствующий перемещению станции через границу, разделяющую территориальные области, обслуживаемые различными цен­трами коммутации или узлами взаимодействия.

В зависимости от особенностей радиоинтерфейса, посредством которого базовые станции координируют доступ абонентских станций к радиоканалу, порядок использования сетевых ресурсов и обмена сообщениями между базо­выми и абонентскими станциями определяют технологии многостанционного доступа.

Основная целевая функция систем сотовой связи: «связь в любом месте и в любое время» определяет использование таких методов множественного до­ступа,- как FDMA, TDMA и CDMA, характерных для сетей с контролируемым доступом.

В сетях широкополосного доступа совместное использование ресурса мно­гими станциями осуществляется в соответствии с другой целевой функцией, «обеспечение вхождения узлов сети в связь в произвольное время, в соответ­ствии с возникающими потребностями», что предполагает отсутствие посто­янного контроля абонентского оборудования со стороны сети и подключение абонентов в сеть по мере необходимости. В таких сетях преобладают состяза­тельные методы многостанционного доступа, такие как ALOHA (simple & slot- ed), DAMA, CSMA и др.

Рис. 1.8. Архитектура взаимодействия элементов сети сотовой связи (а) и принцип повторного использования частот для базовых станций с всенаправленными и трехсекторными антеннами (б)

Общей особенностью методов множественного доступа, применяемых в технологиях BWA, является применение двух основных подходов к обеспече­нию совместной работы узлов сети:

–                единоличного доступа узла к каналу на время передачи сообщения, исходя из результатов предварительного тестирования занятости канала (Carrier Sense Multiple Access – CSMA); передача сообщения осуществляется при условии, что тестирование выявило незанятость канала; этот подход не исключает появления взаимных помех (узлы могут приступить к тести­рованию одновременно или с определенным сдвигом во времени, обна­ружить незанятость среды и начать передачу сообщений), но значительно снижает их вероятность по сравнению с передачей без тестирования;

–                одновременного доступа к каналу нескольких узлов, исходя из применения их станциями совокупностей ортогональных сигналов (например, ортогональ­ных по частоте, что реализовано в технологии OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) – см. глава 2).


В сетях BWA, архитектура которых предполагает наличие узла- коопп* натора, обеспечивающего синхронизацию работы всех узлов наряду с ZZ~ численными методами может применяться доступ с координированным иГ пользованием временного ресурса (TDMA). Базовые сведения о методах многостанционного доступа, используемых в сетях BWA, приведены в табл 1.5. Поскольку особенности реализации схем множественного доступа взаи мосвязаны с системотехнической архитектурой конкретного класса сетей (LAN, PAN, MAN), они будут более детально рассмотрены в 3-й, 4-й и 5-й главах этой книги.

Таблица 1.5

Разновидности сетей BWA

Применяе­мый бренд

Метод доступа

Разновидность связей между узлами сети

Годы первоначальной разработки

Локальные сети (LAN)

Wi-Fi

CSMA/CA

Точка-многоточка

1991-1997

Персональные сети (PAN)

Bluetooth

FHMA, TDMA

Точка-точка, точка-многоточка

1994-1998

MultiMedia

CSMA/CA, TDMA

Точка-точка, точка-многоточка

1999-2003

ZigBee

CSMA/CA

Точка-точка, точка-многоточка

1998-2003

(MAN)

WiMax

OFDMA, TDMA

Точка-точка, точка-многоточка

 

В смежных сотах электромагнитная совместимость между абонентски­ми и базовыми станциями обеспечивается благодаря частотному разнесению каналов различных сот. Возможность повторного использования частот {Frequency reuse) достигается путем территориального разнесения сот, ис­пользующих одинаковые частотные каналы. Совокупности соседних сот с набором различных частотных каналов образуют кластеры (cluster) (см. рис 1.8, б), территориальное чередование которых, собственно и позволяет реа­лизовать принцип повторного использования частот. Количество сот в кла­стере определяет его размерность (типовые значения: 3, 7 и др.). Следует добавить, что структурными единицами кластера могут быть не только соты, но и секторы в пределах сот (например, трехсекторная сота является класте­ром с размерностью 3).

Методы многостанционного доступа, используемые в сетях BWA

Вы можете следить за любыми ответами на эту запись через RSS 2.0 ленту. Вы можете оставить ответ, или trackback с вашего собственного сайта.

Оставьте отзыв

XHTML: Вы можете использовать следующие теги: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

 
Rambler's Top100