Систем радиодоступа второгои третьего поколения

Структура регенерации.

Основные топологические структуры локальных сетей.

В зависимости от топологии соединений узлов различают сети шинной (магистральной), кольцевой, звездной, иерархи­ческой, произвольной структуры. Среди ЛВС наиболее распространены (рис. 15.1):

Рис. 15.1. Основные топологические структуры локальных вычислительных сетей

- шинная (bus) — локальная сеть, в которой связь между любыми двумя станциями устанавливается через один общий путь и данные, передаваемые любой станцией, одновременно становятся доступными для всех других станций;

- кольцевая (ring) — узлы связаны кольцевой линией передачи данных (к каждому узлу подходят только две линии); данные, проходя по кольцу, поочередно становятся доступными всем узлам сети;

- звездная (star) — имеется центральный узел, от которого рас­ходятся линии передачи данных к каждому из остальных узлов.

В зависимости от способа управления различают сети:

"клиент/сервер" — в них выделяется один или несколько узлов (их название - серверы), выполняющих в сети управляющие или специальные обслуживающие функции, а осталь­ные узлы (клиенты) являются терминальными, в них работают пользователи. Сети "клиент/сервер" различаются по характеру распределения функций между серверами, другими словами по типам серверов (например, файл-серверы, серверы баз данных).

- одноранговые — в них все узлы равноправны; поскольку в общем случае под клиентом понимается объект (устройство или программа), запрашивающий некоторые услуги, а под сер­вером — объект, предоставляющий эти услуги, то каждый узел в одноранговых сетях может выполнять функции и клиента, и сервера.

Наконец появилась сетецентрическая концепция, в соот­ветствии с которой пользователь имеет лишь дешевое обо­рудование для обращения к удаленным компьютерам, а сеть обслуживает заказы на выполнение вычислений и получение информации, т.е. пользователю не нужно приобретать про­граммное обеспечение для решения прикладных задач, ему нужно лишь платить за выполненные заказы.

Реальные сети могут иметь сложную структуру. Чтобы обеспе­чить защиту трафика, проходящего через такие сети, должно быть организовано взаимодействие элементов архитектуры сети. Наи­более часто организуется взаимодействие между двумя кольцами СЦИ (синхронной цифровой иерархии), связанными между собой. Существуют две схемы взаимодей­ствия колец - соединение одним узлом и соединение двумя узлами каждого кольца. Соединение одним узлом имеет одиночную точку отказа там, где соединяются кольца. При этом можно обеспечить защиту мультип­лексной секции, соединяющей кольца, но нельзя защититься от от­каза одного из взаимодействующих узлов (см. рис. 15.2а). Соеди­нение двумя узлами устраняет этот недостаток. (см. рис. 15.26).

Наиболее важной особенностью цифрового способа передачи сигналов является возможность восстановления переданной им­пульсной последовательности после прохождения ее через среду, вносящую дисперсию и помехи. Импульсная последовательность восстанавливается с помощью регенераторов. Регенераторы вы­полняют три основные функции: корректирование формы принимае­мых импульсов, хронирование (восстановление временных интерва­лов) и собственно регенерацию.

Рис. 15.2. Соединение кольцевых структур: а - в одной точке; б - в двух точках

На рис. 15.3, предполагается, что импульсная последовательность на выходе предыдущего регенератора (точка 1 на рисунке) состоит из серии положительных и отрицательных импульсов и про­белов. Импульсы, появляющиеся на входе данного регенератора (точка 2), искажены как из-за передачи по кабелю, так и в результате воздействия помех. С помощью корректирующего усилителя ис­правляется форма импульсов и увеличиваются амплитуды импуль­сов до величин, обеспечивающих возможность принятия решения о наличии или отсутствии импульса. Окончательное восстановление импульсной последовательности производится с помощью операций хронирования и регенерации, осуществляемых одновременно. Реге­нерация импульса возможна только в тот момент времени, когда сумма амплитуд принимаемого импульса и помехи в точке 3 (точке решения регенератора ТРР) превышает уровень решения (порог) и когда сигнал на выходе канала выделения хронирующего сигнала (точка 4) имеет заданную амплитуду и полярность (момент решения).

В идеальном случае восстановленная импульсная последова­тельность на выходе регенератора (точка 5) будет являться точной копией импульсной последовательности в точке 1.

Рис. 15.3. Структурная схема участка регенерации

Развитие систем и сетей радиодоступа.

В настоящее время радиосвязь позволяет реализовать полный спектр информационных услуг: передачу телефонных сообщений, обмен данными, подключение к глобальным ин­формационным сетям, получение и передачу видеоизображений, телевидение и т.д. Интерес к системам радиодоступа вызван, прежде всего, их способностью решить про­блему доставки услуг связи непосредственно абоненту: проблемы «последней мили» и «по­следнего шага».

Первое поколение (1960-е гг.) - аналоговые средства доступа к аналоговым автомати­ческим телефонным станциям (АТС). В большинстве это узкополосные системы, позволяю­щие подключить несколько десятков или сотен телефонных каналов.

Второе поколение - (1980-е гг.). Узкополосные цифровые систе­мы радиодоступа к цифровым и аналоговым АТС (рис. 15.4). Качество передачи речи соответствовало качеству в сетях ISDN, скорость передачи дан­ных кратна 64 кбит/с.

Рис. 15.4. Структура систем радиодоступа второго поколения

Сети второго поколения обеспечивают одновременной связью от несколь­ких сотен до нескольких тысяч абонентов. К началу 1990-х гг. уже существовала сеть Интернет, использование в которой радиотехнологий носило традиционный характер (ра­диорелейные линии, удлинитель телефонных каналов (УТК), спутниковые линии). Однако потребности в объеме передаваемых данных возросли, и существующие радио­сети не могли конкурировать с проводными линиями связи даже для локальных сетей. С этого момента начался новый этап развития систем радиодоступа. Оборудование стандарта IEЕЕ 802.11 рассчитано на диапазон 2,4...2,4835 ГГц. с относительно низкой скоростью передачи информации в радиоканале 1 Мбит/с., довольно быстро появилась модификация стандарта IEЕЕ 802.11—802.11b, до­пускающая скорость передачи в радиоканале 11 Мбит/с.

Возможности диапазона 2,4 ГГц быстро были исчерпаны. Поэтому потребовался переход в более высокочастотный диапазон для получения большей полосы частот. Стандарт 802.11 стал отправной точкой для разработки ряда технологий, сходных по организации протоколов, но для которых высокие скорости передачи информации не требо­вались. Это например стандарт 802.15.1, известный как Bluetooth, ориентированый, прежде всего, на ре­шение специфических задач связи оборудования различного назначения внутри дома.

В системах третьего поколения берут начало способы передачи информации (напри­мер, речь, данные, видеоизображения) с использованием пакетной коммутации, как сейчас говорят связисты — «поверх IP». Третье поколение дало начало активному использованию компьютерных технологий передачи информации и конвергенции (смыкания) их с традици­онными способами передачи. Особым продуктом, имеющим компромиссную реализацию с точки зрения протоколов обмена, стали системы с диапазоном 3,4...4,2 ГГц. Также системы были направлены на предоставление услуг передачи данных и речи с присоединением к телефонным сетям общего пользования — ТфОП и сетям передачи дан­ных общего пользования (рис. 15.5).

На базе систем с диапазоном 3,4...4,2 ГГц оказалось удобным строить городские сети с полным спектром предоставляемых услуг. С идейной точки зрения третье поколение систем радио доступа дало еще одно важное направление развития технологий — создание высокоскоростных сетей распределения синхронных потоков, кратных Т, Е1 и другим стандартным каналам, а также систем рас­пределения телевизионных программ (ММDSи LMDS).

Системы четвертого поколения. С их помощью предполагается предоставлять широ­кополосные услуги передачи данных, подключения к сети Интернет, телефонии, передачи видео - и телеизображений в реальном масштабе времени. Прежде всего, предполагается сначала объединить локальные зоны, а затем и целые города в единую большую «локальную» сеть. В частности, развиваются концепции локаль­ных зон свободного доступа к услугам связи WiFi или HotSpot и зон свободного доступа в масштабах города вне офиса WiMax. Такие возможности связывают, прежде всего, со стандартами 802.11а, 802.11g, 802.16, 802.16а. Дальнейшее развитие стандартов групп 802.11 и 802.16 предполагает предоставле­ние услуг связи в движении в диапазонах частот до 6 ГГц со скоростями до 150 км/ч. Этот сценарий выходит за рамки фиксированного беспроводного доступа к услугам связи и смы­кается с возможностями систем сотовой связи третьего и последующих поколений.

Рис.15.5 Структура сети третьего поколения диапазона 3.4 … 4.2 ГГц.

В систе­мах беспроводного доступа четвертого поколения спектральная эффективность повыси­лась с 0,75 до 3 бит/с/Гц и более. Происходит это из-за повышенной устойчивости сигнала с OFDM-модуляцией к замираниям и, следовательно, к возможности работы с сигналом без прямой видимости.

В системах четвертого поколения в качестве технологий доступа к ресурсу общего ка­нала используются все возможные виды разделения каналов: частотное разделение (FDMA) и его улучшенная модификация — ортогональное частотное разделение (OFDMA), времен­ное разделение (TDMA), пространственное разделение (SDMA), кодовое разделение кана­лов (CDMA). Пространственное разделение служит как для передачи большего количества полезных сигналов (увеличения количества активных абонентов), так и для повышения пропускной способности соединения «абонентское устройство (АС) — базовая станция (БС)».

Основная литература: 2ocн[118-134],

Дополнительная литература:7доп[90-104]. 8доп[164-179;507-518;540-566]. 15доп[5-12;100-106].

Контрольные вопросы:

1. Как называется локальная сеть, в которой связь между любыми двумя станциями устанавливается через один общий путь?
2. Как называется локальная сеть, в которой узлы связаны кольцевой линией передачи данных (к каждому узлу подходят только две линии)?

3. Как называется локальная сеть, у которой имеется центральный узел, от которого рас­ходятся линии передачи данных к каждому из остальных узлов?

4. Зачем нужны пункты регенерации?

1. Охарактеризуйте отличие по способу коммутации сетей радиодоступа второго и третьего поколений?

Дата добавления: 2014-11-08