Các phương pháp đa truy nhập

Trong mạng thông tin, để tiết kiệm tài nguyên ,người ta thường sử dụng phương pháp để nhiều thuê bao cùng sử dụng chung một kênh truyền,việc nhiều thuê bao cùng sử dụng chung kênh truyền người ta gọi là đa truy nhập

4.3: các phương pháp đa truy

nhập

Người thực hiện: Nguyễn Đức Hiếu

Lớp :ĐT2-K48

4.3: các phương pháp đa truy nhập

• Trong thông tin di động, cần phải điều tiết càng nhiều người sử dụng càng tốt trên các nguồn

tần số giới hạn

• Trong mạng thông tin, để tiết kiệm tài nguyên

,người ta thường sử dụng ph ương pháp để

nhiều thuê bao cùng sử dụng chung một kênh truyền,việc nhiều thuê bao cùng sử dụng chung kênh truyền người ta gọi là đa truy nhập

• hiện nay có rất nhiều phương pháp đa truy nhập như TDMA,FDMA,CDMA,CSMA,ALOHA

4.3.1: TDMA(time division multiple access )

• là phương pháp đa truy

nhập phânchia theo thời gian

• Người sử dụng dùng chung một sóng mang và trục thời gian được chia thành nhiều khoảng

nhỏ(gọi là các khe thời gian_TS_time slot)

• một kênh thông tin sẽ chiếm toàn bộ dải thông

W của đường truyền trong một khoảng thời gian nhất định trên tổng số thời gian cuộc gọi được thực hiện và lặp lại theo chu kỳ nhất định.

4.3.1: TDMA(time division multiple access )

Có 2 phương pháp ghép kênh phân chia theo thời gian cơ bản :

• -ghép xen bit(bit -by- bit): lấy tất cả các bit cùng tên của các kênh nhánh ghép lại với nhau thành một nhóm

• tốc độ bit mỗi kênh nhánh là v = 8b/T-f ,ghép 4 kênh

nhánh lại thành một kênh duy nhất thì tốc độ bit sẽ là v’ = 32b/Tf

• ưu điểm của phương pháp này là cấu trúc khung độc

lập,dung lượng bộ nhớ yêu cầu thấp,tuy nhiên bên thu sẽ tách kênh phức tạp và chậm

• -ghép xen byte/ghép từ (word-by-word):dòng số đầu ra của bộ ghép kênh sẽ gồm một chuỗi các từ mã của các kênh nhánh được sắp xếp liên tiếp

4.3.1: TDMA(time division multiple access)

• Một loại hình ứng dụng TDMA phổ biến nhất là

hệ thống GSM trong thông tin di động

• GSM là một hệ thống thông tin số của Châu Âu

sử dụng hệ thống TDMA với cấu trúc khe thời

gian sao cho tạo nên được sự linh hoạt trong

truyền thoại, số liệu và thông tin điều khiển.

• Hệ thống GSM sử dụng băng tần (890 - 915)

MHz để truyền dẫn tín hiệu từ máy di động đến

BS và băng tần (935 - 960) MHz để truyền dẫn tín hiệu từ BS đến máy di động.

4.3.1: TDMA(time division multiple access)

4.3.2:FDMA(frequency division multiple

access)

• là phương pháp đa truy

nhập phân chia theo tần số

• các kênh thông tin

được sắp xếp liên tiếp

nhau trên dải tần thông tần của đường

truyền.

• tín hiệu nguyên thuỷ phải được điều chế để chuyển lên băng tần cao hơn nhờ các sóng mang phụ(subcarrier)

4.3.2:FDMA(frequency division multiple

access)

• sau quá trình điều chế,phổ tần của tín

hiệu lúc này bao gồm hai băng ở hai bên tần số sóng mang phụ fc

- băng dưới LSB(lower sideband)

- băng trên USB(upper sideband)

• Tín hiệu bao gồm cả hai băng này gọi là

tín hiệu đa biên DSB(double

sideband).Trong tín hiệu này:

4.3.2:FDMA(frequency division multiple

access)

• Có sóng mang phụ fc là thành phần một chiều,không chứa thông tin nhưng lại chiếm hơn 60% năng lượng phổ

• Hai băng LSB và USB chứa thông tin giống hệt nhau và chiểm 30% năng lượng phổ

4.3.2:FDMA(frequency division multiple

access)

• nếu ta truyền cả hai băng thi băng thông cần

thiết phải tăng gấp 2 lần trong đó có một băng không cần thiết, do đó dẫn đến lãng phí tài

• phát đơn băng (LSB hoặc USB )kèm sóng mang VSB(vestigial sideband )

4.3.2:FDMA(frequency division multiple

do dây truyền tải thường làm bằng bằng dây trần

4.3.3:CDMA(code division multiple

access)

4.3.3:CDMA(code division multiple

access)

• CDMA viết đầy đủ là Code Division Multiple

Access nghĩa là Đa truy nhập (đa người dùng) phân chia theo mã

• thuê bao của mạng CDMA chia sẻ cùng một giải tần chung

• Các kênh thuê bao được tách biệt bằng cách sử dụng mã giả ngẫu nhiên PN(Pseudo Noise)

• Mã giả ngẫu nhiên:là loại tín hiệu mang tính chất của tín hiệu ngẫu nhiên nhưng hoàn toàn xác

định để có thể tái tạo lại ở phía thu nên người ta gọi là mã giả ngẫu nhiên.

4.3.3:CDMA(code division multiple

access)

Mã giả ngẫu nhiên có các tính chất sau:

• Tính cân bằng (balance): số bit 0 và 1

trong mã giả ngẫu nhiên chỉ khác nhau là 1

• - tính tương quan:hiệu số giữa các bit

giống nhau và các bit khác nhau ở chuỗi

giả ngẫu nhiên PN với chính nó quay đi 1 đơn vị không quá 1.

 dễ dàng thu lại ở phía thu

4.3.3:CDMA(code division multiple

access)

• Ưu điểm:

– Tính bảo mật cao – Ghép được nhiều kênh – Dung lượng lớn

– Giảm hiện tượng nghẽn mạng hiệu quả

• Nhược điểm:

– Tốn kém – Vẫn còn nhiễu giữa các kênh trong cùng 1 tế bào và các

tế bào lân cận.

Nguyên lý của hệ thống CDMA

4.3.4: CSMA (carrier sense multiple

access)

• Là phương pháp đa truy nhập cảm nhận sóng mang

carrier sense multiple access

• Mỗi máy Ethernet, hay còn gọi là máy trạm , hoạt động

độc lập với tất cả các trạm khác trên mạng , không có một trạm điều khiển trung tâm.Mọi trạm đều kết nối với

Ethernet thông qua một đường truyền tín hiệu chung còn gọi là đuờng trung gian Tín hiệu Ethernet được gửi theo chuỗi , từng bit một , qua đường trung gian tới tất cả các trạm thành viên Để gửi dữ liệu trước tiên trạm cần lắng nghe xem kênh có rỗi không , nếu rỗi thì mới gửi đi các gói (data)

4.3.4: CSMA (carrier sense multiple

access)

• Cơ hội để tham gia vào truyền là bằng

nhau đối với mỗi trạm

• không có sự ưu tiên

• Sự thâm nhập vào kênh chung được quyết dịnh bởi nhóm điều khiển truy nhập trung gian ( Medium Access Control-MAC) được đặt trong mỗi trạm MAC thực thi dựa trên

cơ sở sự phát hiện va chạm sóng mang

( CSMA/CD).

4.3.4: CSMA (carrier sense multiple

access)

Thuật toán của truy nhập CSMA/CD(CSMA with colloise detect)

• các adaptor sẽ nhận gói dữ liệu từ tầng trọng lượng và tạo thành các khung (frame)

• nếu các adaptor cảm nhận kênh rỗi thì nó sẽ bắt đầu truyền

khung,nếu nó cảm nhận được kênh truyền đang bận thì nó sẽ đợi

đến khi nào kênh rỗi nó sẽ gửi.

• Nếu các adaptor dò thấy có sự truyền nào khác thì quá trình truyền của nó sẽ bị dừng lại và gửi đi một tín hiệu giao thông (jam signal)

• sau khi dừng phát thì adaptor sẽ tuân theo hàm mũ

backoff(exponential backoff): sau va chạm thứ m ,adaptor sẽ chọn một số k bất kỳ từ tập hợp {0,1,2…2m-1},các adaptor sẽ đợi trong

khoảng k*512 thời gian bit (bit time)và quay trở lại bước 2.

4.3.4: CSMA (carrier sense multiple

access)

• Jam signal: là tín hiệu giao thông có nhiệm vụ thông báo cho các máy phát khác nhận thấy có sự va chạm

• Bit time : 1 µs ứng với 10 Mbps trong Ethernet

Vd: nếu k=1023 thì thời gian chờ của các adaptor sẽ là

4.3.4: CSMA (carrier sense multiple

access)

• Hiệu suất(efficiency) của CSMA/CD:

• Chu kỳ truyền(Tprop): sự truyền cực đại giữa 2 nút trong mạng

• thời gian truyền(ttrans): thời gian truyền khung với kích

5 1

1 efficiency

+

=

4.3.5: phương thức đa truy nhập ALOHA

Là một giao thức đa truy nhập trong mạng máy

tính Có 2 phương thức truy nhập ALOHA

• slotted ALOHA:

– giả định:

• tất cả các khung có kích thước bằng nhau

• thời gian truyền một khung được chia nhỏ thành các khe

• Các nút truyền một khung luôn luôn bắt đầu truyền từ khe thứ 1

• Các nút được đồng bộ với nhau.

• nếu 2 nút hay nhiều hơn truyền cùng một khe thì tất cả các

4.3.5: phương thức đa truy nhập ALOHA

Hoạt động:

• Các nút sẽ gửi đi khe tiếp theo nếu nó nhận

được một khung mới.

• nếu không có va chạm thì nó sẽ gửi đi khung

mới bắt đầu từ slot tiếp theo.

• Nếu có va chạm thì nó sẽ phát lại khung tại

thời điểm slot tiếp theo với xác suất cho trước tới khi thành công thì thôi/

Dưới đây là hoạt động của 3 nút theo phương

thức slotted ALOHA

4.3.5: phương thức đa truy nhập ALOHA

4.3.5: phương thức đa truy nhập ALOHA

– dễ gây va chạm,phí phạm các khe thời gian

– các nút cần phải dò va chạm trong khoảng thời gian it truyền dữ liệu

– phải có xung đồng bộ

4.3.5: phương thức đa truy nhập ALOHA

• Hiệu suất của phương thức:

• giả sử N nodes với nhiều khung được gửi đi, mỗi lần truyền một slot với xác suất p

• xác suất thành công 1 slot/node = p(1-p)N-1

• xác suất tất cả các nút truyền thành công:

Np(1-p)N-1

4.3.5: phương thức đa truy nhập ALOHA

• Pure(unslotted) ALOHA:

• Là phương thức đơn giản hơn slotted

ALOHA,không cần đồng bộ

• Khi một khung đầu tiên đến thì sẽ ngay

lập tức truyền khung tiếp theo.

• Khi có va chạm sẽ huỷ frame,và sẽ

truyền lại frame đó trong trong một dịp random.

4.3.5: phương thức đa truy nhập ALOHA

4.3.5: phương thức đa truy nhập ALOHA

• frame gửi tại thời điểm t0-1 sẽ va chạm với frame gửi trong khoảng (t0-1,t0+1)

 phương thức này sẽ tăng xác suất va chạm.

Hiệu suất thấp.

Xin chân thành cảm ơn!