多路存取

多路存取是指幾個乙太網節點可以連線到一個網路上，並且可以同時監視或發出數據流量（或存取介質）。多路存取(Multiple Access )一般有以下情形：1、採用單獨的信息路由指示器或電話號碼的分開訪問線路將用戶連線到兩個或兩個以上的交換中心；2、在微型通訊中，通訊微型同時作為兩個以上微型終端之間的通訊連線的一部分的通訊微型的功能；3、在計算機網路中，為了實現傳輸信息而允許單個的用戶按照需求臨時接通網路的設定

基本介紹

• 中文名：多路存取
• 外文名：Multiple Access
• 學科：計算機
• 定義：幾個節點同時監視或發出數據流量
• 方法：時分多路存取和載波偵聽多路存取
• 領域：計算機網路

簡介

多路存取是指幾個乙太網節點可以連線到一個網路上，並且可以同時監視或發出數據流量（或存取介質）。常見多路存取方法有時分多路存取、碼分多路存取和載波偵聽多路存取。多路存取的實現依賴多路訪問協定。

碼分多路存取

碼分多路存取又稱碼分多路訪問和碼分多址(CDMA)，是在數位技術的分支--擴頻通信技術上發展起來的一種嶄新而成熟的無線通信技術，無線網路中的一種多路訪問方法，它允許需要使用同一個通道的所有用戶在該通道中同時傳輸，不同用戶的數據採用編碼原理加以區分。CDMA技術的原理是基於擴頻技術，即將需傳送的具有一定信號頻寬信息數據，用一個頻寬遠大於信號頻寬的高速偽隨機碼進行調製，使原數據信號的頻寬被擴展，再經載波調製並傳送出去。接收端使用完全相同的偽隨機碼，與接收的頻寬信號作相關處理，把寬頻信號換成原信息數據的窄帶信號即解擴，以實現信息通信。CDMA是指一種擴頻多址數字式通信技術，通過獨特的代碼序列建立信道，可用於二代和三代無線通信中的任何一種協定。CDMA是一種多路方式，多路信號只占用一條信道，極大提高頻寬使用率，套用於800MHz和1.9GHz的超高頻(UHF)行動電話系統。CDMA使用帶擴頻技術的模-數轉換(ADC)，輸入音頻首先數位化為二進制元。傳輸信號頻率按指定類型編碼，因此只有頻率回響編碼一致的接收機才能攔截信號。由於有無數種頻率順序編碼，因此很難出現重複，增強了保密性。CDMA通道寬度名義上1.23MHz，網路中使用軟切換方案，儘量減少手機通話中信號中斷。數字和擴頻技術的結合套用使得單位頻寬信號數量比模擬方式下成倍增加，CDMA與其他蜂窩技術兼容，實現全國漫遊。最初僅用於美國蜂窩電話中CMDAOne標準只提供單通道14.4Kbps和八通道115Kbps的傳輸速度。CDMA2000和寬頻CDMA速度已經成倍提高。

載波偵聽多路存取

概述

載波偵聽多路存取，又稱載波偵聽多路訪問（英語：Carrier Sense Multiple Access，CSMA），工作在OSI參考模型的數據鏈路層的介質訪問控制子層。是一種搶占型的半雙工介質訪問控制協定，採用分散式控制方法。

載波偵聽（英語：Carrier Sense，CS）是指任何連線到介質的設備在欲傳送幀前，必須對介質進行偵聽，當確認其空閒時，才可以傳送。

多路訪問（英語：Multiple Access，MA）是指多個設備可以同時訪問介質，一個設備傳送的幀也可以被多個設備接收。

依使用的偵聽/傳送策略，可以將載波偵聽多路訪問再加以分類為非持續CSMA、1-持續CSMA、p-持續CSMA，但上述作法無法徹底解決碰撞問題。

若考慮具體解決碰撞問題的策略，則會將CSMA分為載波偵聽多路訪問/碰撞檢測（CSMA/CD），在傳送時檢測碰撞，並採取適當措施進行補救。載波偵聽多路訪問/碰撞避免（CSMA/CA），在傳送前進行試探握手，當確實不會引起碰撞時再傳送。載波偵聽多路訪問/位仲裁（CSMA/BA），在傳送時進行位仲裁，仲裁勝出的設備才可以繼續傳送數據。

分類

根據具體的偵聽/傳送策略，可將CSMA分為

非持續CSMA（英語：non-persistent CSMA）

當要傳送幀的設備偵聽到線路忙或發生碰撞時，會隨機等待一段時間再進行偵聽；若發現不忙則立即傳送；此策略可以減少碰撞，但會導致信道利用率降低，以及較長的延遲。

1-持續CSMA（英語：1-persistent CSMA）

當要傳送幀的設備偵聽到線路忙或發生碰撞時，會持續偵聽；若發現不忙則立即傳送。當傳播延遲較長或多個設備同時傳送幀的可能性較大時，此策略會導致較多的碰撞，導致性能降低。

p-持續CSMA（英語：p-persistent CSMA）

當要傳送幀的設備偵聽到線路忙或發生碰撞時，會持續偵聽；若發現不忙，則根據一個事先指定的機率p來決定是傳送幀還是繼續偵聽（以p的機率傳送，1-p的機率繼續偵聽）；此種策略可以達到一定的平衡，但對於參數p的配置會涉及比較複雜的考量。

正確使用以上策略可以在一定程度上減少碰撞的發生，但無法徹底解決碰撞問題。

時分多路存取

又稱時分多址或時分多路訪問，是把時間分割成互不重疊的時段（幀），再將幀分割成互不重疊的時隙（信道）與用戶具有一一對應關係，依據時隙區分來自不同地址的用戶信號，從而完成的多址連線。這是通信技術中基本多址技術之一，一種數字傳輸技術，將無線電頻率分成不同的時間間隙來分配給若干個通話。在2G(為GSM)移動通信系統中多被採用，衛星通信和光纖通信的多址技術中。TDMA較之FDMA具有通信口號質量高，保密較好，系統容量較大等優點，但它必須有精確定時和同步以保證移動終端和基站間正常通信，技術上比較複雜。

多路訪問協定

信道劃分協定

信道劃分協定，一般分為：時分多路復用（TDM）和頻分多路復用（FDM）。TDM將時間劃分為時間幀，並進一步劃分每個時間幀為N個時隙。TDM消除了碰撞，而且非常公平（R/Nbps的速率）。但是它有兩個缺陷：節點被限制於R/Nbps的平均速率。節點必須等待它在傳輸序列中的輪次。FDM將Rbps信道劃分為不同的頻段（每個頻段具有R/N頻寬），並把每個頻率分配給N個節點中的一個。不過它跟TDM的優缺點一樣。第三種信道劃分協定是碼分多址（CDMA），在講無線網路時再介紹。

隨機接入協定

在隨機接入協定中，一個傳輸節點總是以信道的全部速率（即Rbps）進行傳送。當有碰撞時，涉及碰撞的每個節點反覆地重發它的幀，直到該幀無碰撞地通過為止。但是當一個節點經受一次碰撞時，它不必立刻重發該幀。相反，它在重發該幀之前等待一個隨機時延。這裡介紹最常用隨機接入協定，即ALOHA協定和載波偵聽多路訪問（CSMA）協定。

關於CSMA，如果比喻成與人談話，有禮貌的人談話有兩個重要規則：

第一：說話之前先聽。

第二：如果與他人同時開始說話，停止說話。

輪流協定

輪流協定，關於多路訪問協定有兩個理想特性：第一是當只有一個節點是活躍的，該活躍節點具有Rbps的吞吐量；第二當M個節點是活躍的，每個活躍節點的吞吐量接近R/Mbps。ALOHA和CSMA協定具有第一特性，但不具有第二個特性。這裡討論比較重要的兩種協定。第一種是輪詢協定，要求這些節點之一要被指定為主節點。主節點以循環的方式輪詢每個節點。輪詢協定消除了困擾隨機接入協定的碰撞和空時隙，使得輪詢取得高得多的效率。但也有缺點，第一個缺點是該協定引入輪詢時延，即通知一個節點它可以傳輸所需的時間。第二個缺點就是主節點有故障，整個信道將變得不可操作。第二輪流協定是令牌傳遞協定，在這個協定中沒有主節點。一個小的稱為令牌的特殊目的幀在節點之間以某種固定的次序進行交換。