Các kỹ thuật đa truy nhập DT7 Báo cáo bài tập lớn môn Mạng máy tính Viện điện tử viễn thông Đại học Bách Khoa Hà Nội
Khoa Điện Tử Viễn Thông Đa Truy Nhập 1 3/10/2007 Khoa Điện Tử Viễn Thông Các phương pháp đa truy nhập Nhóm trình bầy : Trương Đăng Bình Nguyễn Nam Hải Nguyễn Minh Khoa 3/10/2007 Khoa Điện Tử Viễn Thông Giới Thiệu : Đa truy nhập cho phép nhiều nguồn thu/phát cùng sử dụng một kênh truyền vật lý chung(cáp quang, đường truyền vệ tinh …). Yêu cầu đặt ra cho các cơ chế đa truy nhập : * Sử dụng tài nguyên đường truyền (băng tần, tốc độ truyền)hiệu quả. * Tài nguyên được chia sẻ đồng đều giữa các kênh truy nhập. Khoa Điện Tử Viễn Thông Đa Truy Nhập 2 3/10/2007 Khoa Điện Tử Viễn Thông Các phương pháp thực hiện : 1. Các giao thức đa truy nhập kiểu gói tin(packet mode)dành cho các mạng nối dây đa chặng(multi drop) * SMA/CD (dùng trong Ethernet và IEEE 802.3), * Token ring (IEEE 802.4) * Token bus (IEEE 802.5) * Token passing (dùng trong FDDI). 2. Các giao thức đa truy nhập có thể được sử dụng trong các mạng không dây dùng sóng radio gửi dữ liệu theo gói tin * CSMA /CA * Slotted ALOHA * Dynamic TDMA * Reservation ALOHA (R-ALOHA). * CDMA * OFDMA 3/10/2007 Khoa Điện Tử Viễn Thông Phạm vi nghiên cứu Do đặc điểm của ngành học và thời gian cũng như tầm hiểu biết chúng tôi chỉ giới thiệu ở đây những giao thức đa truy nhập dùng trong mạng không dây * CSMA\CA * Slotted ALOHA * TDMA * Reservation ALOHA (R-ALOHA). * CDMA * OFDMA Khoa Điện Tử Viễn Thông Đa Truy Nhập 3 3/10/2007 Khoa Điện Tử Viễn Thông Giao thức CSMA Giao thức CSMA gồm ba Loại : * Persistent CSMA * Nonpersistent CSMA * P-persistent 3/10/2007 Khoa Điện Tử Viễn Thông Giao thức CSMA/CA Persisten CSMA : là một giao thức đa truy nhập thông minh CSMA thứ nhất. Khi có một thuê bao muôn gửi dữ liệu, đầu tiên nó truy nhập vào mạng dò tìm nêu như tất cả các kênh đều bận nó sẽ đợi cho đến khi có ít nhất một kênh rỗi. Đến khi đã lựa chọn được một kênh nó bắt đầu gửi đi từng khung(Frame) nếu có va trạm xẩy ra hệ thống sẽ trễ một khoảng thời gian ngẫu nhiên sau đó phát l ại gói tin. Giao thức này còn gọi là dao thưc bền bởi nó kiên trì đợi cho tới khi tìm được một kênh rỗi Khoa Điện Tử Viễn Thông Đa Truy Nhập 4 3/10/2007 Khoa Điện Tử Viễn Thông Giao thức CSMA/CA Nonpersistent CSMA : Là một giao thức ít bền hơn giao thức thứ nhất. Trước khi có nhu cầu gửi thông tin thì tổng đài cũng phát một tín hiệu dò tìm vào hệ thống, nếu các kênh đều bận thì nó gửi cho chính nó mặc dù vậy đến khi có một kênh rỗi thì nó vẫn không ngừng việc dò tìm cho mục đích chiếm kênh truyền cho tới khi quá trình truyền thông tin kết thúc, Quá trình này thay cho việc trễ thời gian ngẫu nhiên như thuật toán đầu tiên do vậy nó hay được sử d ụng hơn nhưng nó lại có thời gian trễ lớn hơn giao thức persistent CSMA 3/10/2007 Khoa Điện Tử Viễn Thông Giao thức CSMA/CA P-persistent : Cũng như hai giao thức trên khi tổng đài cần truyền dữ liệu đi nó cũng gửi tín hiệu dò tìm vào hệ thống. Nếu có kênh rỗi tín hiệu được truyền đi với xác suất p và xác suất mất thông tin là q = 1-p quá trình lặp lại cho khe thời gian tiếp theo, nếu khe kế tiếp này cũng rỗi thì hoặc là nó gửi thông tin hoặc là trễ một khoảng thời gian với xác suất tương ứng là p hoặc q . Còn trong trườ ng hợp các kênh đều bận hoặc có va trạm xẩy ra nó sẽ đợi cho đến khe thời gian kế tiếp và áp dụng thuật toán như ở trên Khoa Điện Tử Viễn Thông Đa Truy Nhập 5 3/10/2007 Khoa Điện Tử Viễn Thông TDMA(Time Division Multiple Access) Là phương pháp ghép kênh theo thời gian.Trong phương pháp này, mỗi dòng thông tin của người sử dụng được chia sẻ một thời gian nhất định để truyền thông tin Như vậy nếu kênh truyền dẫn có dung lượng là C(bit/s) dòng thông tin có tốc độ là r(bit/s) thì số người sử dụng tối đa của một kênh truyền TDMA la n = int(C/r) 3/10/2007 Khoa Điện Tử Viễn Thông TDMA(Time Division Multiple Access) 321 21n Khe thời gian số liệu người sử dụng Khung thời gian t Nguyên lý ghép kênh theo thời gian Khoa Điện Tử Viễn Thông Đa Truy Nhập 6 3/10/2007 Khoa Điện Tử Viễn Thông TDMA(Time Division Multiple Access) Như vậy trong TDMA tại cùng một băng tần mỗi người sử dụng được chia một khe thời gian(Time slot) trong một khung thời gian để truyền thông tin của mình Thông thường có hai phương pháp ghép kênh thời gian là: * Ghép bít:Mỗi khe thời gian chỉ truyền một bit * Ghép byte: Mỗi khe thời gian là 1 byte thông tin 3/10/2007 Khoa Điện Tử Viễn Thông TDMA trong thông tin di động Trong thông tin di động, do hiệu ứng gần- xa nên trễ truyền từ các tram di động đến trạm gốc khác nhau, do vậy để tránh hiện tượng này cần phải có một khoảng thời gian bảo vệ(guard time) giữa hai khe thời gian Mặt khác cường độ sóng cũng thay đổi do hiện tượng gần- xa,tuy nhiên trong TDMA hiện tượng này không ảnh hưởng nhiều đến việc thu tín hiệu do các kênh thông tin không phát một cách đồng thời. Tuy nhiên phần thu phải thích ứng rất nhanh với việc thay đổi cường độ tín hiệu giữa các khe thời gian. Để giảm hiệu ứng gần-xa cũng có thể sử dụng kỹ thuật điều khiển công suất phát Khoa Điện Tử Viễn Thông Đa Truy Nhập 7 3/10/2007 Khoa Điện Tử Viễn Thông Ưu nhược điểm của TDMA Ưu điểm: TDMA mềm dẻo hơn FDMA trong việc chia sẻ băng truyền cho người sử dụng.Việc này được thực hiện bằng cách có thể phân phối nhiều khe thời gian trong một khung thời gian cho cùng một người sử dụng.Mặt khác TDMA yêu cầu cấu hình thiết bị đơn giản hơn FDMA Nhược điểm: Một trong những nhược điểm chính của TDMA là trong hệ thống thông tin di động là cần phải đồng bộ thời gian thu-phát giữa trạm gốc và tất cả các thiết bị di động.Mặt khác TDMA yêu cầu tốc độ truyền(ký tự) lớn hơn khá nhiều so vơi FDMA, do vậy băng tần yêu cầu lớn hơn, độ rộng một ký tự hẹp hơn vì vậy ảnh hưởng của ISI có thể lớn hơn 3/10/2007 Khoa Điện Tử Viễn Thông Giao thức ALOHA Ý tưởn cơ bản của hệ thống ALOHA tương đối đơn giản. Bất cứ khi nào mà tổng đài có nhu cầu truyền dữ liệu gói tin sẽ được đưa vào hệ thống trên đường truyền sẽ có va trạm xẩy ra, đương nhiên sự va trạm xẩy ra thì thông tin sẽ bị mất hoặc sai. Mặc dù vậy trong hệ thống phát thanh truyền hình đã có trang bị một hệ thống khôi phục và s ửa sai thông tin. Hệ thống mạng LAN, thông tin vệ tinh có thời gian trễ là 270 msec nếu thông tin truyền đi thành công. Còn khi gói tin bị phá huỷ hoạc sai thì hệ thống trễ một khoảng thời gian ngẫu nhiên Khoa Điện Tử Viễn Thông Đa Truy Nhập 8 3/10/2007 Khoa Điện Tử Viễn Thông Giao thức ALOHA 3/10/2007 Khoa Điện Tử Viễn Thông Giao thưc CDMA Là công nghệ đa truy nhập phân chia theo mã số Tập đoàn Qualcomm đã đưa ra phiên bản CDMA đầu tiên được gọi là IS-95A, hệ thống thông tin di động CDMA IS-95 được xây dựng trên lý thuyết trải phổ, lý thuyết trải phổ đã trở thành động lực phát triển cho nhiều ngành công nghiệp vô tuyến như thông tin cá nhân, thông tin đa truy nhập thuê bao vô tuyến ở mạng nội hạt, thông tin vệ tinh, định vị toàn cầu . . Khoa Điện Tử Viễn Thông Đa Truy Nhập 9 3/10/2007 Khoa Điện Tử Viễn Thông Giao thưc CDMA . Chính hiệu suất sử dụng độ rộng băng tần cao và khả năng truy nhập làm cho công nghệ CDMA trở thành công nghệ hàng đầu trong việc giảm nhẹ tắc nghẻn gây ra do sự bùng nổ các mạng vô tuyến di động. công nghệ CDMA sau quá trình số hoá, dữ liệu được trãi trên toàn bộ băng phổ rộng dành sẵn. Nhờ vậy, nhiều cuộc gọi có thể tiến hành đồng thời trên cùng một kênh. Mỗi bit thoại được ấn định một tần số mã đặc trưng và tín hiệu này được truyền dẫn trên một dãi băng thông rộng (1.25 MHz). Tín hiệu sẽ được chọn bằng thiết bị thu nhận, thiết bị này đã được lập trình để nhận dạng mã đặc trưng đó. 3/10/2007 Khoa Điện Tử Viễn Thông Công nghệ CDMA Với hiệu suất tái sử dụng tần số trãi phổ cao và điều khiển năng lượng nên nó cho phép quản lý số lượng thuê bao cao gấp 5-20 lần so với công nghệ GSM. Với tốc độ truyền dữ liệu cao hơn mạng GSM, CDMA là công nghệ đáp ứng nhanh và hiệu quả các dịch vụ thoại, thoại và dữ liệu, fax, Internet. CDMA còn rất hữu dụng trong việc cung cấp dịch vụ điệ n thoại vô tuyến cố định có chất lượng ngang bằng với hệ thống hữu tuyến nhờ áp dụng kỹ thuật mã hoá thoại mới. công nghệ CDMA mang đến rất nhiều tiện ích cho người sử dụng như: -Chất lượng cuộc gọi được cải tiến: CDMA cung cấp chất lượng âm thanh trung thực và rõ ràng hơn hệ thống di động sử dụng công nghệ khác. -Tính bảo mật cao. -Ít tốn pin, thời gian đàm thoại lâu hơn và kích thước máy nhỏ hơn. - Cung cấp nhiều dịch vụ cộng thêm và truyền dữ liệu với tốc độ cao. Khoa Điện Tử Viễn Thông Đa Truy Nhập 10 3/10/2007 Khoa Điện Tử Viễn Thông Công nhệ OFDMA OFDMA (Orthorgonal Frequency Division Multiplexing) được giới thiệu và ứng dụng như một sơ đồ điều chế hay một phần của kỹ thuật đa truy nhập bằng cách áp dụng việc trải mã trên miền tần số khi tạo nên hệ thống MC-CDMA. Trong OFDMA, vấn đề đa truy nhập được thực hiện bằng cách cung cấp cho mỗi người dùng một phần trong số các sóng mang có sẵn. Bằng cách này, OFDMA tương tự như phương thức đa truy nhập phân chia theo tần số thông thường (FDMA); tuy nhiên nó không cần thiết có dải phòng vệ lân cận rộng như trong FDMA để tách biệt những người dùng khác nhau. 3/10/2007 Khoa Điện Tử Viễn Thông Công nhệ OFDMA Hình 1 mô tả một ví dụ về bảng tần số thời gian của OFDMA, trong đó có 7 người dùng từ a đến g và mỗi người sử dụng một phần xác định của các sóng mang phụ có sẵn, khác với những người còn lại. Hình 1. Ví dụ của biểu đồ số thời gian và OFDMA [...]... điểm cơ bản của hệ thống OFDMA nhảy tần hơn hẳn các hệ thống DS-CDMA và MC-CDMA là tương đối dễ dàng loại bỏ được xuyên nhiễu trong một tế bào bằng cách sử dụng các mẫu nhảy trực giao trong một tế bào 3/10/2007 Khoa Điện Tử Viễn Thông Nhóm em sẽ viết thêm về OFDMA Nhóm em mong thầy góp ý cho bài của nhóm Nhóm em trân thành cảm ơn thầy 3/10/2007 Đa Truy Nhập Khoa Điện Tử Viễn Thông 11 . hay một phần của kỹ thuật đa truy nhập bằng cách áp dụng việc trải mã trên miền tần số khi tạo nên hệ thống MC-CDMA. Trong OFDMA, vấn đề đa truy nhập được thực hiện bằng cách cung cấp cho. nguyên đường truy n (băng tần, tốc độ truy n)hiệu quả. * Tài nguyên được chia sẻ đồng đều giữa các kênh truy nhập. Khoa Điện Tử Viễn Thông Đa Truy Nhập 2 3/10/2007 Khoa Điện Tử Viễn Thông Các phương. Thông Giới Thiệu : Đa truy nhập cho phép nhiều nguồn thu/phát cùng sử dụng một kênh truy n vật lý chung(cáp quang, đường truy n vệ tinh …). Yêu cầu đặt ra cho các cơ chế đa truy nhập : * Sử