Основы беспроводных сетей

По режимам и правилам приёма/передачи информации беспроводные системы связи делятся на три типа:

• симплексные;
• полудуплексные;
• дуплексные.

Симплексные системы связи

В симплексных системах связи данные могут передаваться только в одном направлении: от передачика к приёмнику, причём роли передатчика/приёмника жёстко закреплены за устройствами и не могут быть изменены со временем. Примером такой системы является организация эфирного ТВ-вещания: ретранслятор, обеспечивающий вещание на определённой территории, не получает данных от абонентов; в свою очередь, абоненты только принимают сигнал от ретранслятора, не пытаясь ничего передать:

Полудуплексные системы связи

В полудуплексных системах связи данные могут передаваться в двух направлениях, но не одновременно. Т.е. сначала узел 1 выступает в роли передатчика, а узел 2 - приёмника, затем роли перераспределяются и узел 2 передаёт данные, а узел 1 - принимает. Примером таких систем является семейство стандартов IEEE 802.11, где передача данных станциями выполняется поочерёдно для того, чтобы избежать коллизий:

Дуплексные системы связи

В дуплексных системах связи данные могут передаваться в двух направлениях одновременно. Реализация двунаправленной передачи данных возможна с использованием временного или частотного разделения. Примером такой системы служит технология GSM, где восходящий и нисходящий каналы связи организованы на разных частотах, т.е. используется частотный дуплекс.

Организация дуплексной связи

Для рассмотрения методов организации двунаправленной связи, принимаем, что описывается связь сектора базовой станции и абонента. При этом канал от сектора к абоненту называется нисходящим, а от абонента к сектору - восходящим.

Частотный дуплекс (FDD)

В системах с частотным дуплексом восходящий и нисходящий каналы организованы на разных несущих частотах F1 и F2. Такое решение позволяет снизить взаимовлияние каналов передачи данных, поскольку непересекающиеся в частотной области сигналы, не когерентны и не будут интерферировать друг с другом:

Частотный полудуплекс (Hybrid-FDD)

Разновидностью FDD-систем является система с частотным полудуплексом, в которой в один момент времени осуществляется приём или передача, однако восходящий и нисходящий каналы разнесены в частотной области. По сравнению с системой FDD, пропускная способность Hybrid-FDD в два раза ниже, т.к. половину времени частотный ресурс не используется.

Временной дуплекс (TDD)

В системах с временным дуплексом выделяются равные временные интервалы, каждый из которых делится на две части: первая часть каждого интервала выделяется для связи в нисходящем канале, вторая - для связи в восходящем канале. При этом, в отличие от FDD, нет необходимости расширения рабочей полосы частот. Кроме того, преимуществом временного дуплекса является возможность динамического перераспределения отношения скоростей в восходящем и нисходящем каналах за счёт изменения соотношения длительности первой и второй частей в пределах временного интервала: