Das Problem:Teilen einer begrenzten Ressource
In mehreren Zugriffsübertragungsnetzwerken besteht das Kernproblem darin, wie man eine begrenzte Bandbreite effektiv teilen kann (Die Kapazität eines Kommunikationskanals) unter Mehrfachbenutzern Wer alle Daten gleichzeitig übertragen möchten.
Stellen Sie sich eine einzelne Straße mit vielen Autos vor, die gleichzeitig versuchen, darauf zu fahren. Jedes Auto möchte die Straße benutzen, aber es gibt nur eine Straße. Ohne ein System wird Chaos erfolgen, und niemand wird irgendwohin kommen.
Dies ist analog zum Problem in mehreren Zugriffsnetzen. Ohne ordnungsgemäße Kontrolle kollidieren verschiedene Benutzer, die Daten gleichzeitig übertragen, und erstellen Interferenz und Datenversorgung die Kommunikation unbrauchbar machen.
Lösungen:Unterschiedliche Ansätze zum Teilen
Es wurden verschiedene Mehrfachzugriffstechniken entwickelt, um diese gemeinsame Ressource zu verwalten und Kollisionen zu vermeiden. Hier sind einige der häufigsten:
1. Frequenzabteilung Multiple Access (FDMA):
- Konzept: Jeder Benutzer erhält ein bestimmtes Frequenzband (wie ein Funkkanal) innerhalb der Gesamtbandbreite. Benutzer senden und empfangen nur innerhalb ihres zugewiesenen Bandes und beseitigen die Störungen.
- Beispiel: Herkömmliche analoge Fernsehsendungen und ältere Mobiltelefonsysteme.
- Profis: Einfach, gut für die feste Zuteilung der Bandbreite.
- Nachteile: Ineffizient, wenn einige Benutzer mehr Bandbreite benötigen als andere.
2. Zeitaufteilung Multiple Access (TDMA):
- Konzept: Die Zeit ist in Slots unterteilt, und jeder Benutzer erhält seinen Slot zum Senden. Benutzer übertragen abwechselnd die gesamte Bandbreite während ihrer zugewiesenen Zeit.
- Beispiel: GSM -Mobilfunknetzwerke.
- Profis: Effizienter als FDMA, wenn Benutzer unterschiedliche Bandbreiten benötigen, ermöglicht eine dynamische Zuordnung.
- Nachteile: Erfordert eine präzise Synchronisation zwischen Benutzern und Netzwerk.
3. Code -Abteilung Multiple Access (CDMA):
- Konzept: Verwendet eindeutige Verteilungscodes für jeden Benutzer, sodass er ohne Interferenz gleichzeitig übertragen werden kann. Stellen Sie sich vor, jeder spricht in einer anderen Sprache - obwohl sie gleichzeitig sprechen, stören sie sich nicht gegenseitig.
- Beispiel: 3G- und 4G -Zellnetzwerke.
- Profis: Bietet eine bessere Kapazität, robuster gegen Einmischung.
- Nachteile: Komplexer zu implementieren als FDMA oder TDMA.
4. Orthogonale Frequenz -Multiplexing (OFDM):
- Konzept: Teilen Sie die Gesamtbandbreite in viele enge Unterträger, wobei jeweils einen kleinen Teil der Daten trägt. Dies macht das System widerstandsfähiger gegen Verblassen und Störungen, da Fehler nur einen kleinen Teil der Daten beeinflussen.
- Beispiel: Wi-Fi (802.11a/g/n), LTE-Mobilfunknetze.
- Profis: Hohe Datenraten, effizienter Einsatz von Spektrum, gute Leistung in Multipath -Umgebungen.
- Nachteile: Kann komplex zu implementieren sein.
5. Carrier Sense Multiple Access (CSMA):
- Konzept: Ein Benutzer hört den Kanal vor dem Übertragen an. Wenn der Kanal beschäftigt ist, warten sie. Wenn der Kanal frei ist, übertragen sie.
- Beispiel: Ethernet -Netzwerke.
- Profis: Einfach und relativ effizient.
- Nachteile: Kann ineffizient sein, wenn mehrere Benutzer gleichzeitig übertragen werden möchten, was zu Kollisionen und Übertragungen führt.
6. Aloha:
- Konzept: Ein Benutzer überträgt, wenn er Daten hat, ohne nach Kanalverfügbarkeit zu überprüfen. Kollisionen werden durch Wiederholungen behandelt.
- Profis: Einfach zu implementieren, keine Koordination erforderlich.
- Nachteile: Sehr ineffiziente, hohe Kollisionsraten, insbesondere bei hoher Verkehrslast.
die richtige Lösung auswählen:
Die beste Mehrfachzugriffstechnik hängt von Faktoren ab wie:
- Bandbreitenanforderungen: Wie viel Bandbreite wird von einzelnen Benutzern benötigt?
- Verkehrsmuster: Wie viele Daten müssen zu einem bestimmten Zeitpunkt übertragen werden?
- Netzwerkgröße und Topologie: Wie viele Benutzer gibt es und wie sind sie verbunden?
- Kosten und Komplexität: Was sind die Kompromisse in Bezug auf Komplexität und Kosten für die Umsetzung?
Durch die sorgfältige Prüfung dieser Faktoren können Netzwerkdesigner die am besten geeignete Mehrfachzugriffstechnik auswählen, um die Effizienz zu maximieren und eine zuverlässige Kommunikation in ihren Netzwerken sicherzustellen.
