ответыГЭ. Понятие информационная система (ИС). Основные направления развития ис. Эффективность ис. Структура программного обеспечения ис. Структура приложений ис. Структура хранения информации в ис
 Скачать 4.22 Mb.
|
Кодовое разделение каналов CDMAПри кодовом разделении каналов на одной фиксированной частоте все абоненты передают информацию одновременно. Они пересекаются по частоте и по времени. Тогда почему они друг другу не мешают?  Ключевой момент - использование шумоподобных сигналов. Вместо разделения спектра или временных слотов каждому пользователю назначается фрагмент шумоподобной несущей. Поскольку ее фрагменты являются квазиортогональными, возникает возможность отвести всю ширину выделенного канала для каждого пользователя. То есть вся полоса частот используется каждым пользователем и она же вновь используется в смежной соте. Основная идея CDMA заключается в том, что в одной и той же полосе частот подбирается комбинация сигналов, свободных в точке приема от взаимных влияний друг на друга. Исходящий от абонента сигнал смешивается с одной из этих комбинаций (помечается кодом) - в итоге формируется и передается через канал широкополосный сигнал с распределенной энергией. Ясно, что принять информацию можно, только зная последовательность, на которую был перемножен полезный сигнал при передаче, -в противном случае он будет восприниматься как шум (отсюда и название -"шумоподобный сигнал"). Из этого следует, что сигналы от двух абонентов, находящихся в зоне действия одной базовой станции и работающих на общей частоте, но с разными кодирующими последовательностями, практически не создают помех друг для друга. Поскольку CDMA - это чисто цифровая связь, к тому же использующая широкополосную модуляцию сигнала, то она практически не подвержена узкополосным помехам и несанкционированному доступу к информации. Еще одним из широко провозглашенных преимуществ CDMA перед другими системами является более эффективное использование выделенного частотного ресурса. Принципы кодового разделения каналов связи (CDMA – Code division Multiple Access) основаны на использовании широкополосных сигналов (ШПС), полоса которых значительно превышает полосу частот, необходимую для обычной передачи сообщений, например, в узкополосных системах с частотным разделением каналов (FDMA). Основной характеристикой ШПС является база сигнала, определяемая как произведение ширины его спектра F на его длительность Т:  (10.1)В цифровых системах связи, передающих информацию в виде двоичных символов, длительность ШПС Т и скорость передачи сообщений С связаны соотношением Т=1/С. Поэтому база сигнала В=F/C характеризует расширение спектра ШПС относительно спектра сообщения. Расширение спектра частот передаваемых сообщений может осуществляться двумя методами или их комбинацией: прямым расширением спектра частот (DSSS); скачкообразным изменением частоты несущей (FHSS). При первом способе узкополосный сигнал (рис. 10.1) умножается на псевдослучайную последовательность (ПСП) с периодом повторения Т, включающую N бит последовательности длительностью t0 каждый. В этом случае база ШПС численно равна количеству элементов ПСП В=Т/t0 =N. Т.е. метод прямой последовательности (DS) - это модуляция несущей информационным сигналом с последующей модуляцией широкополосным расширяющим сигналом. В качестве широкополосного сигнала, как правило, используются случайные или псевдослучайные последовательности (ПСП). Разница между ними заключается в следующем: случайная последовательность непредсказуема и может быть описана только в статистическом смысле. А ПСП на самом деле не является случайной - это детерминированная периодическая последовательность, воспринимаемая передатчиком и приемником. Тому, кто не знаком с данным видом ПСП, она покажется абсолютно случайной. Такие системы нашли свое применение в системах подвижной сотовой связи (например, стандарт IS-95), в фиксированном абонентском радиодоступе (FBWA) и других системах связи. Скачкообразное изменение частоты несущей (рис. 10.2), как правило, осуществляется за счет быстрой перестройки выходной частоты синтезатора в соответствии с законом формирования псевдослучайной последовательности. Принцип скачкообразной перестройки частоты в CDMA-системах воплощается следующим образом. Любой бит передается в виде комбинации из N частот, где N - размерность базиса частот, причем на каждой частоте передается своя псевдослучайная последовательность (ПСП). В течение заданного временного интервала Т несущая остается неизменной, а по его истечении она скачкообразно изменяется. Алгоритм переключения частоты несущей для каждого абонента индивидуален, благодаря чему возможна одновременная работа большого числа абонентов в общей полосе частот. По сравнению с классическим методом расширения спектра прямой последовательностью DS, в соответствии с которым сигнал передается в широкой полосе частот и имеет малый уровень мощности, при использовании FH-CDMA мощность излучения сигнала гораздо выше, а занимаемый в эфире участок спектра значительно уже. Это позволяет обеспечить лучшую, чем в системах DS-CDMA, защиту от узкополосных помех. При наличии широкого набора рабочих частот вероятность одновременной передачи информации от двух абонентов на одной и той же частоте достаточно мала. Отсюда вытекают и главные достоинства технологии FH-CDMA: более высокая помехоустойчивость и меньшая чувствительность к разбросу мощностей мобильных станций. Кроме того, системам на базе FH-CDMA не нужен сплошной участок спектра: изменяя алгоритм перестройки, можно исключить из спектра те частоты, работа на которых запрещена. Прием ШПС осуществляется оптимальным приемником, который для сигнала с полностью известными параметрами вычисляет корреляционный интеграл  (10.2)где х(t) – входной сигнал, представляющий собой сумму полезного сигнала u(t) и помехи n(t) (в данном случае белый шум) Затем величина Z сравнивается с порогом Z0.   11. Типы каналов связи (см. также вопрос 13) Канал связи, канал передачи, технические устройства и тракт связи, в котором сигналы, содержащие информацию, распространяются от передатчика к приёмнику.
По занимаемой полосе частот различают каналы: - узкополосные (занимают узкую полосу частот). Пример: канал тональной частоты (300…3400 Гц); - широкополосные (занимают широкую полосу частот, в них могут разместиться несколько узкополосных). Пример: канал передачи сигналов изображения телевидения (50…6500000 Гц). По виду среды распространения сигналов электросвязи различают каналы: - проводной связи (организованы по проводным линиям связи: воздушным, кабельным, волноводным, световодным); - радиосвязи (организованы по радиолиниям связи: радиорелейным, спутниковым). 12. Транкинг и качество обслуживания Термин «транкинг», принятый в сфере профессиональной радиосвязи, означает метод свободного доступа большого числа абонентов к ограниченному числу каналов (пучку, стволу или, по зарубежной терминологии, - транку). Поскольку в какой-либо момент времени не все абоненты активны, необходимое число каналов значительно меньше общего числа абонентов. Транкинговыми системами называются радиально-зоновые системы наземной подвижной радиосвязи, использующие автоматическое распределение каналов связи ретрансляторов между абонентами. Это достаточно общее определение, но оно выражает в себе совокупность признаков, объединяющих все транкинговые системы - от простейших SmarTrunk до сверхсовременных TETRA. Когда радиоабонент транкинговой системы осуществляет вызов, система назначает ему один из имеющихся свободных каналов. При этом статистика активности обычно такова, что небольшого количества выделенных каналов достаточно для обслуживания значительного числа абонентов. Транкинговые системы используют автоматическое распределение каналов связи между абонентами. Это означает, что все пользователи делят между собой общую группу радиоканалов, а выделение свободных каналов осуществляется по требованию абонентов. Основным элементом сетей транкинговой радиосвязи является базовая станция (БС), включающая несколько ретрансляторов с соответствующим антенным оборудованием и контроллер, который управляет работой БС, коммутирует каналы ретрансляторов, обеспечивает выход на телефонную сеть общего пользования или другую сеть фиксированной связи. По сравнению с конвенциональными сетями, сети транкинга обладают повышенной пропускной способностью, расширенными функциональными возможностями, разнообразными типами вызова (групповой, индивидуальный, широковещательный), большей зоной территориального охвата. По способам использования частотного ресурса системы двусторонней подвижной радиосвязи делятся на следующие классы: системы связи с закреплением за абонентами каналов связи (конвенциональные системы); системы связи с общим доступом абонентов к общему частотному ресурсу (транкинговые системы); системы связи с пространственно-разнесенным повторным использованием частот (сотовые системы). Первые 2 класса и относятся к системам профессиональной мобильной радиосвязи. Под широко распространенным в настоящее время понятием "профессиональная мобильная радиосвязь" (ПМР) обычно понимают системы двусторонней сухопутной подвижной радиосвязи, использующие диапазон ультракоротких волн (УКВ). Как правило, сети ПМР используются ограниченными группами пользователей, объединенными по профессиональному признаку. Это могут быть сети оперативного, диспетчерского, административно-хозяйственного, производственно-технологического и т. п. назначения. Они используются силовыми структурами и правоохранительными органами, аварийными и муниципальными службами, энергетическими, транспортными и производственными предприятиями и т. д. Именно поэтому сети ПМР часто называют ведомственными и корпоративными сетями радиосвязи. В сравнении с сотовыми системами к преимуществам ТСР, позволяющим отдать им предпочтение при организации оперативной связи, следует отнести: гибкую систему вызовов - индивидуальный, групповой, вещательный, приоритетный, аварийный и др.; гибкую систему нумерации - от коротких двух- или трехзначных до полноценных городских номеров; малое время установления соединения - менее секунды, против нескольких секунд в сотовых системах; возможность работы в группе; наличие (в ряде систем) режима непосредственной связи между двумя абонентскими радиостанциями без участия базовой; экономичность - по стоимости оборудования и по эксплуатационным расходам ТСР в несколько раз экономичнее сотовых систем. Основная идея транкинга состоит в обеспечении равного доступа абонентов к общему частотному ресурсу. Такой доступ существенно повышает эффективность использования спектра по сравнению с системами с закреплением за абонентами каналов связи (конвенциальными системами). Можно говорить, что либо при одном и том же количестве каналов связи транкинговая система позволяет обслужить значительно большее количество абонентов, чем конвенциональная система (при одинаковом качестве обслуживания), либо при одном и том же количестве абонентов для реализации транкинговой системы потребуется меньше каналов связи. Например, одна четырех канальная система транкинговой связи в 7,5 раз эффективнее конвенциональной системы с тем же количеством каналов. Эффективность использования частотного ресурса определяет экономическую эффективность применения транкинговых систем. Считается, что транкинговая система становится экономически эффективной при количестве абонентов более 50-100. Совершенствование транкинговых систем позволяет говорить об их расширенных функциональных возможностях по сравнению с системами конвенциональной радиосвязи. Это касается разнообразных типов вызова (групповой, индивидуальный, широковещательный), возможности использования приоритетных и аварийных вызовов, передачи данных, взаимодействия с телефонными сетями общего пользования (ТфОП), возможности динамического создания, модификации и удаления групп абонентов и т.д. В целом можно говорить, что транкинговые системы представляют наиболее мощный и эффективный класс систем ПМР. Сравнивая сотовые и транкинговые системы, необходимо отметить, что при внешней структурной схожести они существенно отличаются по ряду функциональных особенностей и системных возможностей. Если первые ориентированы на потребителей обычных телефонных услуг и окупаются в регионах с высокой плотностью населения (порядка тысячи и более абонентов в зоне), то вторые, прежде всего, являются средством оперативной и производственно-технологической связи и рентабельны при на порядок меньшем числе абонентов. По сравнению с сотовыми системами подвижной связи (ССПС) транкинговые системы обеспечивают ряд возможностей, не реализуемых ССПС. К ним, прежде всего, относится возможность групповой связи, которая является основным видом взаимодействия в сетях ПМР. Кроме этого, в транкинговых сетях возможны приоритетные и аварийные вызовы, динамическая перегруппировка абонентов, что недоступно абонентам сотовых сетей. Важнейшим преимуществом является высокая скорость установления соединения. В транкинговых системах время установления канала связи, как правило, не более 0.5 с, тогда как сотовые системы не позволяют установить соединение быстрее, чем за 5 с. 13. Каналы и линии связи. Симплексная и дуплексная связь. Аналоговые и цифровые каналы связи. Достоинства и недостатки. Принципы их работы. Примеры технологий Линия связи – это физическая среда, по которой передаются информационные сигналы. В одной линии связи могут быть организованы несколько каналов связи путем временного, частотного кодового и других видов разделения – тогда говорят о логических (виртуальных) каналах. Если канал полностью монополизирует линию связи, то он может называться физическим каналом, и в этом случае совпадает с линией связи. По физической природе линии связи и каналы связи на их основе делятся на: механические – используются для передачи материальных носителей информации; акустические – переносят звуковой сигнал; оптические – передают световой сигнал; электрические – передают электрический сигнал. КС могут быть: проводными (воздушными), кабельными (медными и оптоволоконными), беспроводными. Само название - проводные линии связи говорит о своем воплощении. Это обычные провода, которые висят в воздухе, обычно между столбами, без различных защитных/экранирующих оплеток. По проводным линиям связи традиционно передаются телефонные или телеграфные сигналы, но при отсутствии других возможностей эти линии могут использоваться и для передачи компьютерных данных. Скоростные качества и помехозащищенность этих линий низкие. Сегодня проводные линии связи быстро вытесняются кабельными. Кабельные каналы для целей телекоммуникаций исторически использовались первыми. В большинстве локальных сетей используются именно кабельные каналы связи. К беспроводным линиям связи относят: радиоканал спутниковой и наземной связи; канал связи, основанный на инфракрасных лучах. Вид связи на основе радиоканала может передавать данные на тысячи километров, а скорости достигать десятков Мбит/сек. Показатель скорости зависит от способа кодирования и частоты. Инфракрасный канал работает в диапазоне высоких частот, где сигналы мало подвержены электрическим помехам. Длина инфракрасного канала в воздухе ограничена небольшими расстояниями. Дальность может составлять буквально десятки метров. |