РАЗДЕЛ 2
АНАЛИЗ И МОДИФИКАЦИЯ СИСТЕМ МНОЖЕСТВЕННОГО ДОСТУПА НА ОСНОВЕ РАЗДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕНИ
В этом разделе определяются основные понятия, формулируется задача управления
множественным доступом и основные исследуемые вопросы, приводится анализ
влияния факторов задержки и требований к мощности абонентского комплекса на
выбор процедур управления информационным потоком. А также разрабатываются и
описываются протоколы множественного доступа, способные удовлетворить специфике
конкретных систем, с учетом значений величин задержки, нагрузки, числа
абонентов и других параметров.
2.1. Терминология и обозначения
Опишем некоторые понятия, термины и обозначения, которые будут использованы в
этой и следующих главах. Наиболее проработанная терминология сложилась к
настоящему времени в области сетей радиосвязи, ей мы и воспользуемся, помня при
этом о применимости развиваемого подхода и для более широкого круга
приложений.
Итак, рассмотрим системы связи с одним ретранслятором, имеющие канал
множественного доступа для передачи от абонентов и широковещательный канал –
для передачи от ретранслятора к абонентам. Ретранслятор, который может быть в
разной степени удален от абонентов, и абонентские станции осуществляют обмен
пакетированными сообщениями. При пакетировании производится разбивка сообщений,
представленных длинной последовательностью битов, на более короткие
последовательности, которые могут передаваться в сети независимо.
С точки зрения управления каналом передачи данных, пакет - это
последовательность битов, переданная как единое целое сетевым уровнем. Пакет, к
которому добавлен его заголовок (некоторое число битов в начале пакета, несущих
служебную информацию для обнаружения ошибок, адресации и др.) и трейлер,
(добавляемый к концу пакета с той же целью), называют кадром. Формат и размер
(продолжительность приема/передачи) пакетов считаем заданными и одинаковыми для
всех абонентов. Будем считать, что:
1 - время передачи информационных пакетов. Все рассматриваемые в дальнейшем
временные интервалы нормированы по длине пакета сообщения;
a - время, требующееся для прохождения носителем сигнала среднего расстояния от
ретранслятора до абонента, его называют интервалом уязвимости ИУ [1] или
защитным интервалом.
В системе реализовано кодовое разделение канала: допустима одновременная
передача пакетов в общей полосе частот несколькими абонентами, за каждым из
которых закреплена индивидуальная кодовая последовательность.
Nk - количество кодов, или мощность системы сигналов, предоставляемой абонентам
сети.
Число одновременно допустимых в системе связи сигналов вследствие аппаратурных
ограничений конечно и определяется некоторым пороговым значением соотношения
сигнал/шум канала [2]. В случае превышения этого числа ретранслятор
воспринимает суммарный сигнал как шум.
k – максимально допустимое число одновременно принимаемых пакетов.
Передаваемые абонентами в произвольные моменты времени пакеты, требующие
обработки, образуют входной поток требований системы. В большинстве
рассматриваемых систем его считают пуассоновским [1-3, 97].
G - интенсивность входного потока, или величина трафика, совместно порождаемого
абонентами сети.
Sm - величина пропускной способности, определяемая значением максимума скорости
передач как функции S(G).
2.2. Задача управления множественным доступом
Введем следующие обозначения основных модулей системы:
S - множество абонентовов системы;
Р - поток требований, порождаемых абонентами множества S (Р1 - входной, Р2 -
выходной поток);
А - алгоритм управления множественным доступом, реализующий соответствующий
протокол;
- ретранслятор;
U - управляющие воздействия реализуемые в соответствии с алгоритмом А (в том
числе сигналы, посылаемые ретранслятором и задержки, реализуемые абонентами в
процессе реализации протокола);
Работа алгоритма, реализующего некоторый протокол в рассматриваемых системах
множественного доступа, может быть представлена схемой, изображенной на рис.
2.1.
Рис.2.1 Схема работы алгоритма, реализующего протокол управления множественным
доступом.
По сути, процедура управления необходима для организации процесса
взаимодействия в системе таким образом, чтобы поток Р2 удовлетворял некоторым
условиям, в частности, в нашем случае - порождал не более k требований за
единичное время.
Алгоритм А реализует отображение
. (2.1)
Таким образом, можно говорить о задаче управления входным потоком,
представленной на рис. 2.2.
Рис.2.2 Схема системы управления.
Рассматриваемая задача управления множественным доступом состоит в
формировании информационного потока Р2, производящего за единицу времени не
более, чем k пакетов. Для этого используется алгоритм А, осуществляющий
следующие действия:
Получая информацию IР о состоянии системы , алгоритм должен сформировать
управляющее воздействие U, которое приводит Р2 к виду, удовлетворяющему
поставленной цели управления.
При отсутствии дополнительных ограничений, накладываемых на алгоритм управления
А, он определяется следующими факторами:
1. Характеристиками системы - нашем случае это величина ИУ, допустимое число
одновременно принимаемых пакетов k.
2. Требованиями, предъявляемыми к системе по пропускной способности,
надежности, устойчивости и др.
3. Характером информации о входном потоке: например вероятностным
распределением входного потока пакетов.
2.3. Обоснование целесообразности использования в системах связи с СDMA
протоколов, осуществляющих временное разделение
Рассмотрим множество Y1 протоколов множественного доступа с сигналом занятости
для систем связи с простыми
- Київ+380960830922