Ποιο είναι το πρόβλημα και η λύση του στη δικτύωση μετάδοσης πολλαπλών πρόσβασης;

Το πρόβλημα:Κοινή χρήση περιορισμένου πόρου

Στη δικτύωση μετάδοσης πολλαπλών πρόσβασης, το βασικό πρόβλημα είναι πώς να μοιράζεστε αποτελεσματικά ένα περιορισμένο εύρος ζώνης (Η χωρητικότητα ενός καναλιού επικοινωνίας) μεταξύ των πολλών χρηστών που όλοι θέλουν να μεταδίδουν ταυτόχρονα δεδομένα.

Φανταστείτε έναν μόνο δρόμο με πολλά αυτοκίνητα που προσπαθούν να το οδηγήσουν ταυτόχρονα. Κάθε αυτοκίνητο θέλει να χρησιμοποιήσει το δρόμο, αλλά υπάρχει μόνο ένας δρόμος. Χωρίς κάποιο σύστημα, θα προκύψει χάος και κανείς δεν θα φτάσει οπουδήποτε.

Αυτό είναι ανάλογο με το ζήτημα σε δίκτυα πολλαπλών πρόσβασης. Χωρίς σωστό έλεγχο, διαφορετικοί χρήστες που μεταδίδουν δεδομένα ταυτόχρονα θα συγκρουστούν, δημιουργώντας παρεμβολές και Διαφθορά δεδομένων , καθιστώντας την επικοινωνία άχρηστη.

Λύσεις:διαφορετικές προσεγγίσεις για την κοινή χρήση

Έχουν αναπτυχθεί διάφορες τεχνικές πολλαπλών πρόσβασης για τη διαχείριση αυτού του κοινού πόρου και την αποφυγή συγκρούσεων. Εδώ είναι μερικά από τα πιο συνηθισμένα:

1. Διαίρεση συχνότητας πολλαπλών πρόσβασης (FDMA):

- Έννοια: Κάθε χρήστης διαθέτει μια συγκεκριμένη ζώνη συχνοτήτων (όπως ένα ραδιοφωνικό κανάλι) εντός του συνολικού εύρους ζώνης. Οι χρήστες μεταδίδουν και λαμβάνουν μόνο μέσα στην εκχωρημένη μπάντα τους, εξαλείφοντας την παρέμβαση.

- Παράδειγμα: Παραδοσιακές αναλογικές τηλεοπτικές εκπομπές και παλαιότερα συστήματα κινητού τηλεφώνου.

- Πλεονεκτήματα: Απλό, καλό για σταθερή κατανομή του εύρους ζώνης.

- μειονεκτήματα: Αναποτελεσματική εάν ορισμένοι χρήστες χρειάζονται περισσότερο εύρος ζώνης από άλλους.

2. Time Division Πολλαπλή πρόσβαση (TDMA):

- Έννοια: Ο χρόνος χωρίζεται σε υποδοχές και κάθε χρήστης παίρνει την υποδοχή του για να μεταδώσει. Οι χρήστες παίρνουν στροφές που μεταδίδουν, χρησιμοποιώντας ολόκληρο το εύρος ζώνης κατά τη διάρκεια του χρόνου τους.

- Παράδειγμα: Κυτταρικά δίκτυα GSM.

- Πλεονεκτήματα: Πιο αποτελεσματική από το FDMA εάν οι χρήστες χρειάζονται διαφορετικά εύρος ζώνης, επιτρέπουν τη δυναμική κατανομή.

- μειονεκτήματα: Απαιτεί ακριβή συγχρονισμό μεταξύ των χρηστών και του δικτύου.

3. Κωδικός διαίρεση πολλαπλών πρόσβασης (CDMA):

- Έννοια: Χρησιμοποιεί μοναδικούς κωδικούς εξάπλωσης για κάθε χρήστη, επιτρέποντάς τους να μεταδίδουν ταυτόχρονα χωρίς παρεμβολές. Φανταστείτε όλους όσους μιλούν σε διαφορετική γλώσσα - παρόλο που μιλούν ταυτόχρονα, δεν παρεμβαίνουν μεταξύ τους.

- Παράδειγμα: 3G και 4G κυτταρικά δίκτυα.

- Πλεονεκτήματα: Προσφέρει καλύτερη χωρητικότητα, πιο ισχυρή κατά της παρεμβολής.

- μειονεκτήματα: Πιο περίπλοκο για την υλοποίηση από το FDMA ή το TDMA.

4. Ορθογώνια διαίρεση συχνοτήτων (OFDM):

- Έννοια: Διαιρεί το συνολικό εύρος ζώνης σε πολλούς στενούς υπο-μεταφορέων, καθένα από τα οποία φέρει ένα μικρό μέρος των δεδομένων. Αυτό καθιστά το σύστημα πιο ανθεκτικό στην εξασθένιση και την παρεμβολή, καθώς τα σφάλματα επηρεάζουν μόνο ένα μικρό τμήμα των δεδομένων.

- Παράδειγμα: Wi-Fi (802.11a/g/n), LTE κυτταρικά δίκτυα.

- Πλεονεκτήματα: Υψηλοί ρυθμοί δεδομένων, αποτελεσματική χρήση του φάσματος, καλή απόδοση σε περιβάλλοντα πολλαπλών διαδρομών.

- μειονεκτήματα: Μπορεί να είναι πολύπλοκο για την υλοποίηση.

5. Carrier Sense Multiple Access (CSMA):

- Έννοια: Ένας χρήστης ακούει το κανάλι πριν από τη μετάδοση. Εάν το κανάλι είναι απασχολημένο, περιμένουν. Εάν το κανάλι είναι δωρεάν, μεταδίδουν.

- Παράδειγμα: Δίκτυα Ethernet.

- Πλεονεκτήματα: Απλή και σχετικά αποτελεσματική.

- μειονεκτήματα: Μπορεί να είναι αναποτελεσματική εάν πολλοί χρήστες θέλουν να μεταδώσουν ταυτόχρονα, οδηγώντας σε συγκρούσεις και αναμεταδόσεις.

6. Aloha:

- Έννοια: Ένας χρήστης μεταδίδει κάθε φορά που έχουν δεδομένα, χωρίς να ελέγχουν τη διαθεσιμότητα καναλιών. Οι συγκρούσεις αντιμετωπίζονται με αναμεταδόσεις.

- Πλεονεκτήματα: Απλό στην εφαρμογή, δεν χρειάζεται συντονισμό.

- μειονεκτήματα: Πολύ αναποτελεσματικά, υψηλά ποσοστά σύγκρουσης, ειδικά με υψηλό φορτίο κυκλοφορίας.

Επιλέγοντας τη σωστή λύση:

Η καλύτερη τεχνική πολλαπλής πρόσβασης εξαρτάται από παράγοντες όπως:

- Απαιτήσεις εύρους ζώνης: Πόσο εύρος ζώνης απαιτείται από μεμονωμένους χρήστες;

- πρότυπα κυκλοφορίας: Πόσα δεδομένα πρέπει να μεταδοθούν ανά πάσα στιγμή;

- Μέγεθος και τοπολογία δικτύου: Πόσοι χρήστες υπάρχουν και πώς συνδέονται;

- Κόστος και πολυπλοκότητα: Ποιες είναι οι αντισταθμίσεις όσον αφορά την πολυπλοκότητα και το κόστος εφαρμογής;

Με την προσεκτική εξέταση αυτών των παραγόντων, οι σχεδιαστές δικτύων μπορούν να επιλέξουν την πιο κατάλληλη τεχνική πολλαπλής πρόσβασης για να μεγιστοποιήσουν την αποτελεσματικότητα και να εξασφαλίσουν αξιόπιστη επικοινωνία στα δίκτυά τους.