Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Структура кадра TDMA, показывающая поток данных, разделенный на кадры, и те кадры, которые разделены на временные интервалы

Множественный доступ с временным разделением каналов ( TDMA ) - это метод доступа к каналу для сетей с общей средой. Это позволяет нескольким пользователям совместно использовать один и тот же частотный канал , разделяя сигнал на разные временные интервалы. [1] Пользователи передают в быстрой последовательности, один за другим, каждый из которых использует свой временной интервал. Это позволяет нескольким станциям совместно использовать одну и ту же среду передачи (например, радиочастотный канал), используя только часть своей пропускной способности . Динамическая TDMA - это вариант TDMA, который динамически резервирует переменное количество временных интервалов в каждом кадре для потоков данных с переменной скоростью передачи данных в зависимости от потребности трафика каждого потока данных.

TDMA используется в цифровых сотовых системах 2G, таких как Global System for Mobile Communications (GSM), IS-136 , Personal Digital Cellular (PDC) и iDEN , а также в стандарте Digital Enhanced Cordless Telecommunications (DECT) для портативных телефонов . TDMA была впервые использована в системах спутниковой связи компанией Western Union в ее спутнике связи Westar 3 в 1979 году. В настоящее время она широко используется в спутниковой связи, [2] [3] [4] [5] радиосистемах боевых сетей и сети пассивных оптических сетей (PON) для восходящего трафика от помещения к оператору.

TDMA - это тип мультиплексирования с временным разделением (TDM), особенность которого заключается в том, что вместо одного передатчика, подключенного к одному приемнику , есть несколько передатчиков. В случае восходящей линии связи от мобильного телефона к базовой станции это становится особенно трудным, потому что мобильный телефон может перемещаться и изменять опережение синхронизации, необходимое для того, чтобы его передача соответствовала перерыву в передаче от своих одноранговых устройств.

Характеристики [ править ]

  • Совместное использование одной несущей частоты с несколькими пользователями
  • Непрерывная передача упрощает передачу обслуживания
  • Слоты могут быть назначены по запросу в динамическом TDMA
  • Менее строгий контроль мощности, чем CDMA, из-за уменьшения внутрисотовых помех
  • Более высокие накладные расходы на синхронизацию, чем у CDMA
  • Для высоких скоростей передачи данных может потребоваться расширенная коррекция, если канал "частотно-избирательный" и создает межсимвольные помехи.
  • Сотовое дыхание (заимствование ресурсов у соседних ячеек) сложнее, чем в CDMA
  • Сложность распределения частоты / слота
  • Огибающая пульсирующей мощности: помехи другим устройствам

В системах мобильных телефонов [ править ]

Системы 2G [ править ]

Большинство сотовых систем 2G, за заметным исключением IS-95 , основаны на TDMA. GSM , D-AMPS , PDC , iDEN и PHS являются примерами сотовых систем TDMA.

В системе GSM синхронизация мобильных телефонов достигается путем отправки команд опережения синхронизации с базовой станции, которые инструктируют мобильный телефон передавать данные раньше и на сколько. Это компенсирует задержку распространения из-за скорости света радиоволн. Мобильному телефону не разрешается передавать в течение всего своего временного интервала, но есть защитный интервал в конце каждого временного интервала. Когда передача переходит в защитный период, мобильная сеть регулирует опережение синхронизации для синхронизации передачи.

Первоначальная синхронизация телефона требует еще большей осторожности. Прежде чем мобильный телефон начнет передачу, фактически невозможно узнать требуемое смещение. По этой причине весь временной интервал должен быть выделен мобильным телефонам, пытающимся связаться с сетью; это известно как канал произвольного доступа(RACH) в GSM. Мобильный телефон пытается осуществлять широковещательную передачу в начале временного интервала, полученного из сети. Если мобильный телефон находится рядом с базовой станцией, временной задержки не будет, и это будет успешно. Однако, если мобильный телефон находится на расстоянии менее 35 км от базовой станции, задержка по времени будет означать, что широковещательная передача мобильного телефона прибывает в самый конец временного интервала. В этом случае мобильному устройству будет дана инструкция транслировать свои сообщения, начиная почти на весь временной интервал, раньше, чем можно было бы ожидать в противном случае. Наконец, если мобильный телефон находится за пределами диапазона соты в 35 км в GSM, то RACH прибудет в соседний временной интервал и будет проигнорирован. Именно эта функция, а не ограничения мощности, ограничивает дальность действия соты GSM до 35 км, когда не используются специальные методы расширения.Однако, изменяя синхронизацию между восходящей и нисходящей линиями связи на базовой станции, это ограничение можно преодолеть.[ необходима цитата ]

Системы 3G [ править ]

Хотя большинство основных систем 3G в основном основаны на CDMA , [6] дуплексная связь с временным разделением (TDD), планирование пакетов (динамическая TDMA) и схемы множественного доступа, ориентированные на пакеты, доступны в форме 3G в сочетании с CDMA, чтобы воспользоваться преимуществами обе технологии.

В то время как наиболее популярная форма системы UMTS 3G использует CDMA и дуплекс с частотным разделением (FDD) вместо TDMA, TDMA объединяется с CDMA и дуплексом с временным разделением в двух стандартных UMTS UTRA.

В проводных сетях [ править ]

Стандарт ITU-T G.hn , который обеспечивает высокоскоростную локальную сеть по существующей домашней проводке (линии электропередач, телефонные линии и коаксиальные кабели), основан на схеме TDMA. В G.hn «ведущее» устройство выделяет «возможности бесконфликтной передачи» (CFTXOP) другим «подчиненным» устройствам в сети. Только одно устройство может использовать CFTXOP одновременно, что позволяет избежать конфликтов. Протокол FlexRay , который также является проводной сетью, используемой для критически важной для безопасности связи в современных автомобилях, использует метод TDMA для управления передачей данных.

Сравнение с другими схемами множественного доступа [ править ]

В радиосистемах TDMA обычно используется наряду с множественным доступом с частотным разделением каналов (FDMA) и дуплексом с частотным разделением каналов (FDD); комбинация называется FDMA / TDMA / FDD. Например, это относится как к GSM, так и к IS-136. Исключения из этого правила включают микросотовые системы DECT и Personal Handy-phone System (PHS), вариант UMTS-TDD UMTS и китайский TD-SCDMA , в которых используется дуплексирование с временным разделением, в котором для базовой станции и телефоны на той же частоте.

Основное преимущество TDMA состоит в том, что радиочасти мобильного устройства нужно только слушать и транслировать в течение своего собственного временного интервала. В остальное время мобильный телефон может выполнять измерения в сети, обнаруживая окружающие передатчики на разных частотах. Это обеспечивает безопасную передачу обслуживания между частотами , что затруднительно в системах CDMA, совсем не поддерживается в IS-95 и поддерживается посредством сложных системных дополнений в Универсальной системе мобильной связи (UMTS). Это, в свою очередь, позволяет сосуществовать слоям микроячеек со слоями макроэлементов .

CDMA, для сравнения, поддерживает «мягкую передачу обслуживания», которая позволяет мобильному телефону поддерживать связь с 6 базовыми станциями одновременно, тип «передачи обслуживания на одной частоте». Входящие пакеты сравниваются по качеству и выбирается лучший. Характеристика CDMA «дыхание соты», когда терминал на границе двух перегруженных сот не может принимать четкий сигнал, часто может свести на нет это преимущество в периоды пиковой нагрузки.

Недостатком систем TDMA является то, что они создают помехи на частоте, которая напрямую связана с длиной временного интервала. Это жужжание, которое иногда можно услышать, если оставить телефон TDMA рядом с радиоприемником или динамиками. [7] Другой недостаток заключается в том, что «мертвое время» между временными интервалами ограничивает потенциальную полосу пропускания канала TDMA. Они реализованы отчасти из-за сложности обеспечения того, чтобы разные терминалы передавали точно в требуемое время. Движущимся мобильным телефонам необходимо будет постоянно корректировать время, чтобы гарантировать, что их передача будет получена точно в нужное время, потому что по мере того, как они удаляются от базовой станции, их сигнал будет поступать дольше. Это также означает, что основные системы TDMA имеют жесткие ограничения на размер ячеек с точки зрения дальности, хотя на практике уровни мощности, необходимые для приема и передачи на расстояниях, превышающих поддерживаемый диапазон, в любом случае будут в основном непрактичными.

Динамический TDMA [ править ]

При динамическом множественном доступе с временным разделением каналов ( динамическая TDMA ) алгоритм планирования динамически резервирует переменное количество временных интервалов в каждом кадре для потоков данных с переменной скоростью передачи данных в зависимости от потребности в трафике каждого потока данных. Динамический TDMA используется в

  • Сеть широкополосного радиодоступа HIPERLAN / 2 .
  • IEEE 802.16a WiMax
  • Bluetooth
  • Военные радиостанции / тактический канал передачи данных
  • TD-SCDMA
  • ITU-T G.hn
  • Моделирование каналов TDMA / DTMA

См. Также [ править ]

  • Дуплекс (телекоммуникации)  - обмен данными в обоих направлениях
  • Канал 16  - сеть обмена тактическими данными НАТО, использующая TDMA.

Ссылки [ править ]

  1. ^ Гуован Мяо ; Йенс Зандер; Ки Вон Сон; Бен Слиман (2016). Основы мобильных сетей передачи данных . Издательство Кембриджского университета . ISBN 978-1107143210.
  2. ^ Мэн, К .; Devieux, C .; Свон, П. (ноябрь 1995 г.). Обзор спутниковой сети IRIDIUM . WESCON'95. IEEE. п. 483.
  3. ^ Mazzella, M .; Cohen, M .; Rouffet, D .; Луи, М .; Гилхаузен, KS (апрель 1993 г.). Методы множественного доступа и использование спектра мобильной спутниковой системы GLOBALSTAR . Четвертая конференция IEE по телекоммуникациям 1993. IET. С. 306–311.
  4. ^ Стурза, MA (июнь 1995 года). Архитектура спутниковой системы TELEDESIC . Международная мобильная спутниковая конференция. 95 . п. 214.
  5. ^ "Обзор системы ORBCOMM" (PDF) .
  6. ^ К. Джаганнатам, Адитья (2016). Принципы современных систем беспроводной связи . McGraw-Hill Education. ISBN 9789339220037.
  7. ^ «Минимизируйте шум GSM в мобильных телефонах» . EETimes. 20 июля 2009 . Проверено 22 ноября 2010 года .