Chương 2 Các Giao Thức Đa Truy Nhâp Giáo Trình Đa Truy Nhập Vô Tuyến.pdf

TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng

39

Chương 2

CÁC GIAO THỨC ĐA TRUY NHÂP

2.1. GIỚI THIỆU CHUNG

2.1.1. Các chủ đề được trình bầy trong chương

 Yêu cầu và phân loại các giao thức đa truy nhập

 Các giao thức không va chạm

 Các giao thức va chạm

 Các giao thức đa truy nhập trong CDMA

2.1.2. Hướng dẫn

 Học kỹ các tư liệu được trình bầy trong chương này

 Tham khảo thêm [2]

 Trả lời các câu hỏi và bài tập cuối chương

2.1.3. Mục đích chương

 Hiểu được tổng quan các các giao thức đa truy nhập áp dụng trong thông

tin di động và thông tin vô tuyến

 Hiểu cách chia sẻ hiệu quả tài nguyên vô tuyến trong các hẹ thống thông tin

di động và vô tuyến khi sử dụng các giao thức đa truy nhập

2.2. MỞ ĐẦU

Khi nhiều người sử dụng đồng thời truy nhập vào cùng một tài nguyên vô

tuyến, cần có một giao thức đa truy nhập để tránh sự xung đột giưã các người sử dụng

khi cùng tranh chấp một tài nguyên vô tuyến. Tất nhiên có thể tránh được sự xung đột

này bằng cách chia sẻ cho mỗi người sử dụng một tài nguyên vô tuyến cố định, nhưng

phương pháp này sẽ dẫn đến lãng phí tài nguyên vô tuyến. Các giao thức đa truy nhập

được khảo sát ở chương này là các giao thức được sử dụng ở các hệ thống thông tin,

trong đó tài nguyên được chia sẻ là kênh thông tin. Ở thông tin vô tuyến điều này rất

cần thiết vì sự khan hiếm của tài nguyên vô tuyến.

TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng

40

2.3. YÊU CẦU ĐỐI VỚI GIAO THỨC ĐA TRUY NHẬP

Việc thiết kế một giao thức đa truy nhập thường được thực hiện cho một mục đích

đặc thù (môi trường) và các yêu cầu thiết kế phải chủ yếu được xác định từ mục tiêu

thiết kế này. Dưới đây là một số yêu cầu đối với các giao thức đa truy nhập.

 Nhiệm vụ trước tiên nhất của giao thức đa truy nhập là chia sẻ kênh truyền dẫn

chung giữa các người sử dụng trong hệ thống. Để làm được điều này ngừơi sử

dụng yêu cầu kênh cần theo đúng quy tắc quy định, giao thức phải thực hiện điều

khiển việc phân bổ dung lượng kênh cho các người sử dụng

 Giao thức phải thực hiện việc phân bổ môi trường truyền dẫn một cách có hiệu

quả nhất. Tính hiệu quả thường được đánh giá bằng thông lượng và trễ truyền dẫn

 Phân bổ phải thực hiện công bằng cho các người sử dụng khác nhau, nghĩa là

không phụ thuộc vào từng tính chất của người sử dụng, mỗi ngừơi sử dụng phải

được nhận cùng một lưu lượng (tính trung bình) phân bổ như nhau trên cở sở quy

định của mạng.

 Giao thức phải linh hoạt để cho phép các kiểu lưu lượng khác nhau (chẳng hạn

thoại và số liệu).

 Giao thức phải ổn định. Nghĩa là nếu hệ thống cân bằng, thì mọi sự tăng của tải

phải đưa hệ thống vào trạng thái cân bằng mới.

 Giao thức phải bền vững đối với sự cố của thiết bị và sự thay đổi điều kiện. Nếu

một người sử dụng khai thác không đúng, thì sự khai thác sai này phải ảnh hưởng

ít nhất đến các người sử dụng còn lại của hệ thống.

Ở môi trường vô tuyến giao thức phải xử lý được các vấn đề:

 Vấn đề của thiết bị bị che khuất chẳng hạn hai đầu cuối nằm ngoài tầm phủ (che

khuất) với nhau bởi đồ núi, toà nhà hay một vật chắn nào đó

 Vấn đề gần-xa (truyền dẫn của người sử dụng ở xa bị suy hao hoặc đến trễ hơn

truyền đẫn của người ở gần)

 Ảnh hưởng của phađinh và che tối trong các kênh vô tuyến

 Ảnh hửơng của nhiễu đồng kênh ở các hệ thống vô tuyến tổ ong gây ra do việc sử

dụng cùng băng tần ở các ô khác nhau.

2.4. PHÂN LOẠI CÁC GIAO THỨC ĐA TRUY NHẬP

Cùng với giao thức ALOHA xuất hiện vào năm 1970 cho đến nay đã có nhiều

giao thức đa truy nhập được nghiên cứu phát triển. Hình 2.1 phân loại các giao thức

này vào ba nhóm chính: các giao thức không va chạm, các giao thức va chạm và các

giao thức CDMA.

TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng

41

C¸c giao thøc ®a truy nhËp

CDMA

FDMA TDMA Dß hái chuyÓn thÎ ALOHA s-ALOHA Èn tµng Têng minh

Kh«ng va ch¹m (lËp biÓu) Va ch¹m (Truy nhËp ngÉu nhiªn) Ên ®Þnh cè ®Þnh Ên ®Þnh theo yªu cÇu Ên ®Þnh ngÉu nhiªn lÆp Ên ®Þnh ngÉu nhiªn víi dµnh tríc

Hình 2.1. Phân loại các giao thức đa truy nhập

Các giao thức không va chạm (hay lập biểu) tránh được hiện tượng hai hay

nhiều người cùng đồng thời truy nhập kênh bằng cách lập biểu. Điều này có thể thực

hiện theo hai cách: hoặc phân bổ cố định cho từng ngừơi sử dụng một phần dung

lượng truyền dẫn, hoặc phân bổ theo yêu cầu (lập biểu chỉ thực hiện khi người sử

dụng có thông tin cần phát)

Đối với giao thức va chạm (hay truy nhập ngẫu nhiên), ngừơi sử dụng không

thể đảm bảo rằng truyền dẫn không xẩy ra va chạm vì có thể các ngừơi sử dụng khác

cũng đang phát (đang truy nhập kênh). Vì thế các giao thức này cần phải phân giải

xung đột nếu chúng xẩy ra.

Các giao thức CDMA không không thuộc giao thức không va chạm cũng như

giao thức va chạm. CDMA nằm giưã hai giao thức này. Theo nguyên lý thì nó là giao

thức không va chạm vì ở CDMA nhiều người sử dụng được phép phát đồng thời. Tuy

nhiên nếu số ngừơi sử dụng phát đồng thời vượt quá ngưỡng thì có thể xẩy ra va

chạm.

Có thể chia tiếp giao thức va chạm vào các giao thức ngẫu nhiên phát lặp và

các giao thức ngẫu nhiên dành trước. Ở giao thức thứ hai trong lần phát đầu ngừơi sử

dụng sử dụng phương pháp truy nhập ngẫu nhiên để truy nhập kênh. Tuy nhiên sau

khi đã truy nhập được vào kênh, truyền dẫn của người sử dụng này được lập biểu cho

đến khi người này phát song. Tồn tại hai kiểu dành trước: ẩn tàng và tường minh. Các

giao thức dành trước tường minh sử dụng một gói dành trước để yêu cầu phát ở các

thời điểm được lập biểu. Các giao thức dành trước ẩn tàng được thiết kế không sử

dụng gói dành trước.

2.5. CÁC GIAO THỨC ĐA TRUY NHẬP KHÔNG VA CHẠM (THEO LẬP

BIỂU)

Các giao thức đa truy nhập không va chạm cho phép tránh được tình trạng nhiều

người sử dụng cùng đồng thời truy nhập cùng một kênh bằng các lập biểu truyền dẫn