Скляр Б. Цифровая связь (2003) (1151859), страница 161
Текст из файла (страница 161)
Нормированные кривые позволяют сравнивать производи- 701 11.3. Апгооитмы лоспгпа тельность различных схем модуляпин. Для анализа систем множественного доступа используется подобный показатель — зависимость средней задержки от нормированной пропускной способности, На рис. 11.23 представлена идеальная зависимость задермски от пропускной способности Для нормированных значений пропускной способности, 0 < р < 1, время задержки равно нулю, при р = 1 оно неограниченно возрастает, Помимо идеального случая, на рисунке изображена типичная зависимость, а также направление, соответствующее улучшению производительности. Подынтераалы Первый интервал, доступный для передачи зарезераироааннык пакетоа 0 5 1О Полный цикл передачиданныи 20 25 ЗО 35 Времясюльзоаателя Рис.
1222. Пример алюритма АйОНА с использованием резервирования. Передающая станция резервирует сири интервала (М = 5 интервалов, гс б подынтервалову 0 1 Нормированная пропускная способность, р Рис. Л.ЗЗ. Зависимость времени задержки от пропускной способности На рнс. 11.24 сравниваются зависимости времени задержки от пропускной способности для алгоритмов б-АЬОНА и К-АЬОНА (формат сообщений: два интервала передачи данных и шесть подынтервалов резервирования). Время задержки этих двух систем сравнивают с помощью идеальной кривой. Для пропускной способности р < 0,2 702 М $ й Глава 11. Уплотнение н множественный постип среднее время задержки для системы Б-АЬОНА меньше, чем для системы В-АЬОНА.
В то же время для р, принадлежашего диапазону 0,2 — 0,67, В-АЬОНА превосходит Я-АЬОНА, поскольку у первой среднее время задержки сушественно меньше. В чем причина превосходства схемы 5-АЬОНА при малоинтенсивном обмене данными? Данный алгоритм не требует служебных издержек для резервирования подынтервалов, как в случае К-АЬОНА.
Таким образом, при небольших значениях р производительность й-АЬОНА ниже из-за более высоких расходов. При р > 0,2 конфликтные ситуации и повторная передача данных в системе Б-АЬОНА приводят к тому, что время задержки растет быстрее, чем в случае К-АЬОНА (и неограниченно возрастает при р = 0,37). При более высоких значениях пропускной способности (0,2 < р с 0,67) служебные издержки схемы В-АЬОНА полностью окупаются и обеспечивают менее резкое возрастание времени зздержки при росте р.
При использовании схемы В-АЬОНА время задержки возрастает до бесконечности при р = 0,67. таО 60 в с Я 60 Э ез 40 20 0 0,2 0,4 0,6 0,8 Пропускная способность, р Рис. Л.24. Зависимость времени задержки от нрипуекной еноеойноети. спутниковый конов нри иеповьзовонии схем 3-АХОВА и Я-ААРззА Пример 11.2. Использование канала связи а) В качестве меры использования канала выбрана нормированная пропускная способность р. Ее можно найти как отношение успешно переданных данных к полному объему данных (включая отклоненные данные). Найдите нормированную пропускную способность канала связи с максимальной скоростью передачи данных и = 50 Кбит/с, который используется М = 10 станциями связи, кюедая из которых передает данные со средней частотой Х = 2 пакета в секунду. формат системы предусматривает пакеты по Ь = 1350 бит.
б) Применение какой из описанных систем АЬОНА будет оптимальным в данном случае? 703 11.3. Апгооитмы цостчпа ' ьь Решение а) Обобщая уравнение (11.!9) для информационною потока чаем следующее: Уб)ч 10(1350)(2) Р= = 0,54. И 50 000 от нескольких станций, пслу- б) В данной системе может исполыоваться только схема К-АЬОНА, поскольку два других алгоритма ие позволяют использовать 54% ресурса. 11.3.5. Методлв опроса 0 1 2 3 4 б 6 7 Терминалы 1, 4 н 6 состяввютсн вв пврвлвчу 000 001 010 011 100 1О! 11О 1! 1 Спутник запрашивает первый бнт идентификатора к 1! 1, Спутник выбирает ответ с максимальной мощностью; выбирает "1" н извещает об этом соствввющнвся станции Спутник запрашивает второй бнт идентификаторе Спутник выбнрввт "0" н извещает об атом соствэвющнвся станции 0 1 Рис.
11.25. Разрешение сасшнзанин между нальзавашвлнии: поиск на дваичнаму дереву Глава 11. Уплотнение и множественный доступ 704 Один из методов упорядочения работы системы произвольного доступа с множественными пользователями состоит во введении контроллера, выявляющего запросы на предос!явление услуг путем периодического опроса всех пользователей. Если количеспю пользователей велико (например, тысячи терминалов), а процесс обмена данными происходит пульсирующим образом, время, выделяемое для опроса всех пользователей, может представлять существенные служебные издержки. Одним из методов быстрого опроса пользователей является поиск ло дваичнаму дереву [4, 14]. На рис.
11.25 представлен пример использования данного метода для реализации "состязания" между пользователями спутниковой связи за обладание ресурсом. Пусть общее число пользователей равно восьми и каждому из них присвоен двоичный код от 000 до ! 11, как показано на рис. 11.25. Предположим, что терминалы 001, 100 и 110 соревнуются за один канал связи. При поиске по двоичному дереву группа пользователей периодически делится пополам, пока не останется лишь одна ветвь дерева.
Терминал, соответствующий этой ветви, и получает право первым использовать канал. Затем операция повторяется, и доступ получает следукпций "победитель". Алгоритм поиска состоит из следующих этапов (рис. 11.25). !. Спутник запрашивает у состязаюшихся терминалов первую цифру их двоичных идентификаторов. 2. Терминал 001 передает "0", терминалы 100 и ! 10, соответственно, "1'". Спутник, на основе мощности принятых сигналов, выбирает нуль или единицу. В данном примере бьша выбрана единица, и об этом были проинформированы пользователи. В настоящий момент половина пользователей прекращает состязание. В данном примере выбывает терминал 001.
3. Спутник запрашивает у оставшихся терминалов вторую цифру идентификационного номера. 4. Терминал !00 передает "0", терминал 110 — "1". 5. Предположим, что спутник выбрал нуль и уведомил об этом пользователей. Терминал 110 выбывает из состязания. Процесс продолжается до тех пор, пока терминал 100 не получит доступ к спутнику. б. После того как канал связи освобождается, этапы ! — 5 повторяются. Пример 11.3. Сравнение поиска по двоичному дереву и непосредственного опроса а) Поиск по двоичному дереву требует принятия л =!одзи решений при каждом опросе группы из Д терминалов. Экономия времени возможна в том случае, когда группа является достаточно большой, а среднее количество запросов на услугу невелико. Вычислите время, необходимое для непосредственного опроса группы из 4 090 терминалов, с целью предоставления канаяа связи !00 терминалам.
Сравните результат со временем, необходимым для выполнения 100 операций поиска по двоичному дереву для той же группы пользователей. Время, необходимое для опроса одного терминала, и время принятия решения при поиске по двоичному дереву одинаковы н равны 1 с. б) Выведите уравнение лля максимального количества терминалов Д; при котором время непосредственного опроса равно (или меньше) времени поиска по двоичному дереву.
в) Вычислите Д'для п а. Решение а) Время прямого опроса 4 096 терминалов равно следующему: Т = 409б х 1 с = 409б с. Поиск по двоичному дереву для 100 терминалов требует 100 проходов по дереву. Г= (100 х (обз4096) х 1 с = ! 200 с б) Д'является максимальным числом терминалов, при котором в условиях п. а Т'ВТ. Это происходит в следующем случае: Д"!обзД х 1 сгрешение = !9 х 1 с/опрос. (11.30) Злесь Ы вЂ” наибольшее целое число, не превышающее х. в) Д лля и. а равно следующему: 409б О' = = 341терминал. ~ !паз 409б( Поиск по двоичному дереву для 341 терминала требует 4 092 с.
тии 11 Э Апгооитмы погтчпь 11.4. Методы множественного доступа, используемые! МТЕЕЗАТ В 1965 году запуск первого коммерческого геосгационарного спутника связи ([г[ТЕ15АТ! или Еаг!у Вш3) ознаменовал начало новой эпохи телекоммуникаций. 240 каналов передачи речи предоставили больше возможностей, чем все подводные кабели, проложенные между США и Европой за последние 1О лет [15[. Еаг!у Вш1 представлял собой жестко ограниченный по мощности нелинейный трзнспондер со схемой РОМА Результатом одновременного использования нелинейного устройства несколькими сигналами с разными несущими частотами являются сигналы, частоты которых равны всем возможным суммам и разностям исходных частот [16-18[. Потеря энергии сигнала вследствие такой взаимной модуляции — это потеря полезной энергии сигнала. Кроме того, если такие комбинированные сигналы появляются в полосе, принадлежащей другим сигналам, результат аналогичен добавлению к этим сигналам гнута.
Нелинейный транспондер Еаг!у В[гд позволяет одновременный доступ к спутнику только двум наземным станциям (одной в Европе, другой — в США). На рис. 11.26 показана передача данных спутником. Три передающие станции в Европе соединены наземной сетью. Каждый месяц одна из них получает прямой доступ к спутнику и управляет процессом обмена данными двух других станций.
Рис. 1!.2б. Схема работы спутника 1Р1ТЕЕ8АТ! 11.4.1. Режимы работы ГОМ/ГМ/ГОМА и МСРС Возможности множественного доступа спутников 1ХТЕ15АТ П и П! были значительно улучшены благодаря использованию усилителей на лампах бегущей волны (ггауе)щд-жаУЕ щбе ащрИек — ТЪТА, ЛБВ), работающих в линейном режиме. Данный метод позволяет удерживать взаимную модуляшию на допустимом уровне и предоставляет одновременный 706 Гпааа 1! Уплотнении и множвотаанный лостап доступ более чем двум пользователям. (Ценой стало снижение эффективности усилителей мощности).
Таким образом, множество частотно-модулированных несущих от различных наземных станций может одновременно получать доступ к спутнику. Такой режим работы называют либо ГОМ/ГМ/ГОМА с предварительным распределением (или просто ГОМ/ГМ), либо многоканальным использованием несущей (пщ11(сЪппе! рег сагпег— МСРС). Данный режим изображен на рис. 11.27. Международные звонки из страны А поступают в телефонную сеть и уплотняются в супергруппу (5 групп по 12 каналов передачи речи). Каждая группа супергруппы предварительно выделена наземной станции страны А для телефонной информации, адресованной в страны В-Р. Все эти страны получают сигнал на частоте/м В стране-адресате полученный сигнал демодулируегся и разуплотняется, причем каждая страна отбирает только те 12 каналов, которые соответствуют этой стране.
й ! ! й ! ! Ч тога полоса тг' частот страны р р ~ Полоса ив 60 каналов кгц Звонок встрвнур Рис. 11.27. РОМ/РМ с предварительным распределением. !Перепечатано с разрешения авторов из Риепте 1 С. апд Иге!!!т А. М. "Петалд-Аат!апет! Ееги!се /ог т!те !17ТЕЕБАТ С!ода! !к!в!- шаг!с". 1ЕЕЕ Брсстпип, 1апиагу, 1971. Ю 1971, 1ЕЕЕ) тот то а вл - ° °, ~штеп сот 1 1.4.2. МСРС-режимы доступа к спутнику 1Р1ТЕЕЗАТ В настоящее время спутники ПЧТЕЕБАТ используют стандартизированные методы совместного использования транспондеров с шириной полосы 36 МГц: множеству пользователей выделяется занимаемая полоса радиочастот и определенное количество каналов шириной 4 кГц.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
