Wprowadzenie

W systemie komunikacji bezprzewodowej informacje przesyłane są między wieloma użytkownikami przy pomocy fal radiowych. Natura kanału radiowego sprawia, że nadawany sygnał dociera do wszystkich odbiorników. Własnością tego kanału jest również istnienie interferencji między nadawanymi sygnałami. Z tych względów dla prawidłowej komunikacji konieczne jest stosowanie odpowiednich metod dostępu do kanału. Kontrola dostępu i metody przydziału dostępu do kanału radiowego wielu użytkownikom są niezmiernie ważne dla prawidłowego działania sieci bezprzewodowych o dowolnej topologii. Koordynacja dostępu do kanału może być prowadzona zarówno poprzez oddzielenie sygnałów pochodzących od różnych użytkowników tego samego kanału jak również poprzez pozwolenie użytkownikom na rywalizację o dostęp do kanału. Możliwe są również kombinacje obu tych rozwiązań.

Oddzielenie sygnałów jest łatwe do osiągnięcia w metodach dostępu na stałe przypisujących  zasoby kanału (częstotliwość, czas lub obie wielkości) poszczególnym użytkownikom na określonej z góry zasadzie. Istnieją trzy tego typu metody dostępu: FDMA, TDMA i CDMA. Dla strumienia danych o stałym natężeniu, metody na stałe przypisujące zasoby kanału pozwalają bardzo efektywnie wykorzystać te zasoby.

Wielodostęp z podziałem częstotliwościowym FDMA (ang. Frequency Division Multiple Access) jest techniką wykorzystującą dobrze znany schemat zwielokrotnienia z podziałem częstotliwości FDM (ang. Frequency Division Multiplexig). W tej technice wielodostępu pasmo częstotliwości jest dzielone na podpasma, które są przydzielane na stałe różnym użytkownikom. Każdy z nich może korzystać z przydzielonego pasma częstotliwości w sposób nieograniczony w czasie. Wielodostęp z podziałem czasowym TDMA (ang. Time Division Multiple Access) jest techniką wykorzystującą zwielokrotnianie z podziałem czasu TDM (ang. Time Division Multiplexing). Polega ono na tym, że każdy z użytkowników ma do dyspozycji całe dostępne pasmo, przez ściśle określony przedział czasu, nazywany szczeliną czasową. Nie pokrywające się szczeliny czasowe poszczególnych użytkowników tworzą kanały ortogonalne.

W systemach bezprzewodowych często wymaganym jest by transmisja odbywała się jednocześnie w obu kierunkach (np. by jednocześnie można było mówić i słuchać poprzez radiotelefon). Transmisję dwukierunkową (dupleksową) można zrealizować metodą podziału częstotliwości FDD (ang. Frequency Division Duplex) lub metodą podziału czasu TDD (ang. Time Division Duplex). Możliwe są różne kombinacje technik FDMA i TDMA oraz FDD i TDD.

Odseparowanie sygnałów może być również dokonane poprzez przypisanie każdemu z użytkowników charakterystycznej sekwencji kodowej. Dzięki niej w odbiorniku można wyodrębnić sygnały pochodzące od poszczególnych użytkowników. W metodzie tej zwanej wielodostępem z podziałem kodowym CDMA (ang. Code Division Multiple Access) użytkownicy korzystają z całego dostępnego pasma, bez ograniczeń czasowych. W dalszej części niniejszej lekcji opisane zostaną dwie techniki CDMA: z bezpośrednim rozpraszaniem DS-CDMA (ang. Direct Sequence CDMA) i ze skakaniem po częstotliwościach FH-CDMA (ang. Frequency Hopping CDMA).

Dla ruchu pakietowego transmitowanego w paczkach metody dostępu przydzielające na stałe zasoby kanału mogą nie być efektywne i powodować marnotrawienie zasobów kanału przez większość czasu. W takim przypadku lepsze wykorzystanie kanału można osiągnąć jeśli dostępne zasoby kanału są rozdysponowywane w oparciu o dostęp losowy (ang. random access). W metodach dostępu losowego brak jest koordynacji pomiędzy nadającymi użytkownikami lub też koordynacja występuje tylko w nieznacznym stopniu. Zwykle terminal wysyła pakiet i czeka na potwierdzenie poprawności jego odbioru. Mechanizm potwierdzenia odbioru jest stosowany w celu wykrywania kolizji. Najczęściej stosowanymi metodami wielodostępu losowego są protokoły: ALOHAszczelinowa ALOHA i CSMA.

Jeśli ruch pakietowy generowany jest w postaci paczek i w czasie jego przesyłania przy pomocy protokołów dostępu losowego powstaje wiele kolizji, wówczas można zastosować sterowany dostęp do medium transmisyjnego. Polega on na narzuceniu pewnej dyscypliny na sieć złożoną z niezależnych użytkowników. W metodach sterowanego dostępu do medium tylko jeden użytkownik ma zgodę na dostęp do medium w danej chwili. Opisane zostaną dwie tego typu metody dostępu: protokół ALOHA z rezerwacją - R-ALOHA (ang. reservation-ALOHA) i protokół z odpytywaniem (ang. polling).

Protokół R-ALOHA jest kombinacją protokołów szczelinowa ALOHA i TDM. Oś czasu jest w nich dzielona na dwa rodzaje szczelin: szczeliny informacyjne (dłuższe) i miniszczeliny rezerwacji (krótsze). W miniszczelinach rezerwacji użytkownicy rezerwują szczeliny informacyjne, w których odbywa się rzeczywista transmisja danych Kolizje mogą powstawać tylko w miniszczelinach rezerwacji; transmisja danych w szczelinach informacyjnych odbywa się bezkolizyjnie.
 
Technika odpytywania stosuje scentralizowany system sterowania dostępem do kanału. Wybrana stacja w sieci cyklicznie odpytuje pozostałe stacje w celu określenia czy posiadają dane do transmisji. Technika odpytywania wymaga stałej wymiany informacji między stacją sterującą a pozostałymi stacjami.