Спутниковые каналы передачи данных

Спутники в системах связи могут находиться на геостационарных (высота 36 тысяч км) или низких орбитах. При геостационарных орбитах заметны задержки на прохождение сигналов (туда и обратно около 520 мс). Возможно покрытие поверхности всего земного шара с помощью четырех спутников. В низкоорбитальных системах обслуживание конкрет-ного пользователя происходит попеременно разными спутниками. Чем ниже орбита, тем меньше площадь покрытия и, следовательно, нужно или больше наземных станций, или требуется межспутниковая связь, что естественно утяжеляет спутник. Число спутников также значительно больше (обычно несколько десятков)

Геостационарные спутники

Геостационарный спутник - спутник, который располагается на высоте 35786 км над экватором и обеспечивает непрерывность передачи данных.

Геостационарные спутники не видны в приполярных областях земли. Большая удаленность спутников от земли приводит к значительным запаздываниям в передаче сигнала.

Средне- и низкоорбитальные спутники

Низкоорбитальный спутник - спутник, который запускается на орбиту до 1000 км со временем вращения вокруг земли 1.5-2 часа.

Низкоорбитальные спутники связи позволяют получать на земле сильный сигнал. В системах передачи данных используются комплексы низко-орбитальных спутников, в которых с каждой абонентской системой взаимодействует цепочка летящих один за другим спутников.

Среднеорбитальные спутники.

Высота орбиты - 10 000-20 000 км. Эти спутники вносят меньшие задержки передачи сигнала, чем геостационарные, но для охвата всей территории Земли их требуется больше (около 20). Круговая задержка передачи сигнала (от одного абонента к другому и обратно) в среднеорбитальных системах равна примерно 0,25 с.

Системы мобильной связи

Одной из наиболее широко распространённых технологий мобильной связи является технология, соответствующая стандарту для цифровых сетей сотовой связи GSM, основанному на TDMA. GSM может поддерживать интенсивный трафик (270 Кбит/с), обеспечивает роуминг (автоматическое отслеживание переходов мобильного пользователя из одной соты в другую), допускает интеграцию речи и данных и связь с сетями общего пользования.

Используются разновидности: сотовая связь GSM-900, в частотном диапазоне 900 МГц и микросотовая связь GSM-1800 (1800 МГц). Название микросотовая обусловлено большим затуханием и меньшей площадью соты. Однако увеличение числа каналов выгодно при высокой плотности абонентов.

Мощность излучения мобильных телефонов 1-2Вт.

 

Транкинговая связь

Тра́нкинговые систе́мы — радиально-зоновые системы наземной подвижной радиосвязи, осуществ-ляющие автоматическое распределение каналов связи ретрансляторов (базовых станций) между абонентами. Такой вид связи обычно используют на предприятиях.

Под термином "транкинг" понимается метод доступа абонентов к общему выделенному пучку каналов, при котором свободный канал выделяется абоненту на время сеанса связи.

Включают наземную инфраструктуру (стационар-ное оборудование) и абонентские станции. Основным элементом наземной инфраструктуры сети 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 (ТфОП) или другую сеть фиксированной связи. Сеть транкинговой радиосвязи может содержать одну БС (однозоновая сеть) или несколько базовых станций (многозоновая сеть). Многозоновая сеть обычно содержит соединенный со всеми БС по выделенным линиям межзональный коммутатор, который обрабатывает все виды межзональных вызовов.

Характерные черты:

1) Связь внутри некоторой группы и групповой вызов от центра ко всем членам группы;

2) Наличие приоритетности;

3) Скорость соединения выше, чем при сотовой связи;

4) Преимущественная передача данных.

Наиболее распространены 2 протокола: аналого-вый MPT-1327 и цифровой TETRA.

В TETRA применяется метод TDMA с несколькими слотами на каждую из несущих.

В системах, работающих по протоколу МРТ-1327, обычно используется несколько частных поддиапа-зонов в пределах 80-800 МГц с выделением каналов шириной в 12,5 кГц.

Методы доступа к среде передачи: классификация

Методы доступа к среде передачи (media access method)делятся на конфликтные и неконфликтные.

Конфликтные методы доступа предполагают возможность конфликта (коллизии) – одновременной передачи по одной линии двумя или более компами

При этом методе доступа узел, желающий послать кадр в сеть, прослушивает линию. Если линия занята или обнаружена коллизия, попытка передачи отклады-вается на некоторое время. Основные разновидности:

CSMA/CA - множественный доступ с прослушиванием несущей и избежанием коллизий

CSMA/CD - множественный доступ с опознаванием несущей и обнаружением коллизий

2. При неконфликтном методе узлы получают доступ к среде в предопределенном порядке. Последовательность определяется контроллером сети, который может быть централизованным (его функции может выполнять, например, сервер) или/и распреде-ленным (функции выполняются оборудованием всех узлов).

Основные типы:

-доступ с передачей маркера (token passing), применяемый в сетях ARCnet, Token Ring, FDDI;

-доступ по приоритету

поллинг (polling) — опрос готовности, применяемый в больших машинах (mainframes) и технологии 100VG-AnyLAN, так же polling применяется в широкополосных беспроводных технологиях (WiMax, фирменные решения). Основное преимущество метода — ограниченное время прохождения кадра, мало зависящее от нагрузки.

28.Метод доступа к среде CSMA/CD. Этапы доступа к среде.

В сетях Ethernet используется метод доступа к среде передачи данных, называемый методом коллективного доступа с опознаванием несущей и обнаружением коллизий (carrier-sense-multiply-access with collision detection, CSMA/CD).

Этот метод используется исключительно в сетях с общей шиной (к которым относятся и радиосети, породившие этот метод). Все компьютеры такой сети имеют непосредственный доступ к общей шине, поэтому она может быть использована для передачи данных между любыми двумя узлами сети. Простота схемы подключения - это один из факторов, определивших успех стандарта Ethernet. Говорят, что кабель, к которому подключены все станции, работает в режиме коллективного доступа (multiply-access,MA).

Алгоритм работы: Узел, готовый послать кадр, прослушивает линию. При отсутствии несущей он начинает передачу кадра, одновременно контролируя состояние линии При обнаружении коллизии передача прекращается и повторная попытка откладывается на случайное время. Коллизии — нормальное, хотя и не очень частое явление для CSMA/CD. Их частота связана с количеством и активностью подключенных узлов. Нормально коллизии могут начинаться в определенном временном окне кадра, запоздалые коллизии сигнализируют об аппаратных неполадках в кабеле или узлах. Метод эффективнее, чем CSMA/CA, но требует более сложных и дорогих схем цепей доступа Применяется во многих сетевых архитектурах: Ethernet, EtherTalk (реализация Ethernet фирмы Apple), G-Net, IBM PC Network, AT&T StarLAN.

CSMA/CA

CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance) — множественный доступ с прослушиванием несущей и избежанием коллизий Узел, готовый послать кадр, прослушивает линию. При отсутствии несущей он посылает короткий сигнал запроса па передачу (RTS) и определенное время ожидает ответа (CTS) от адресата назначения. При отсутствии ответа (подразумевается возможность коллизии) попытка передачи откладывается, при получении ответа в линию посылается кадр. При запросе на широковещательную передачу (RTS содержит адрес 255) CTS не ожидается. Метод не позволяет полностью избежать коллизий, но они обрабатываются на вышестоящих уровнях протокола Метод применяется в сети Apple LocalTalk, характерен простотой и низкой стоимостью цепей доступа.

Метод доступа с маркером

Для обеспечения доступа станций к физической среде по кольцу циркулирует кадр специального формата и назначения — маркер.

Получив маркер, станция анализирует его и при отсутствии у нее данных для передачи обеспечивает его продвижение к следующей станции. Станция, которая имеет данные для передачи, при получении маркера изымает его из кольца, что дает ей право доступа к физической среде для передачи своих данных.

Затем эта станция выдает в кольцо кадр данных установленного формата последовательно по битам. Переданные данные проходят по кольцу всегда в одном направлении от одной станции к другой. Кадр снабжен адресом назначения и адресом источника.

Все станции кольца ретранслируют кадр побитно, как повторители. Если кадр проходит через станцию назначения, то, распознав свой адрес, эта станция копирует кадр в свой внутренний буфер и вставляет в кадр признак подтверждения приема. Станция, выдавшая кадр данных в кольцо, при обратном его получении с подтверждением приема изымает этот кадр из кольца и передает в сеть новый маркер, давая другим станциям сети возможность передавать данные.

Метод доступа по приоритету

Каждый кадр данных или маркер имеет приоритет, устанавливаемый битами приоритета (значение от 0 до 7, причем 7 — наивысший приоритет), Станция может воспользоваться маркером, только если у нее есть кадры для передачи с приоритетом равным или большим, чем приоритет маркера.

Сетевой адаптер станции с кадрами, у которых приоритет ниже, чем приоритет маркера, не может захватить маркер, но может поместить наибольший приоритет своих ожидающих передачи кадров в резервные биты маркера, но только в том случае, если записанный в резервных битах приоритет ниже его собственного. В результате в резервных битах приоритета устанавливается наивысший приоритет станции, которая пытается получить доступ к кольцу, но не может этого сделать из-за высокого приоритета маркера. Станция, сумевшая захватить маркер, передает свои кадры с приоритетом маркера, а затем передает маркер следующему соседу. При этом она переписывает значение резервного приоритета в поле приоритета маркера, а резервный приоритет обнуляется. Поэтому при следующем проходе маркера по кольцу его захватит станция, имеющая наивысший приоритет.