Множественный доступ с временным разделением
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( август 2011 г. ) |
Множественный доступ с временным разделением каналов ( TDMA ) — это метод доступа к каналу для сетей с разделяемой средой . Это позволяет нескольким пользователям использовать один и тот же частотный канал путем разделения сигнала на разные временные интервалы. [ 1 ] Пользователи передают данные быстро друг за другом, используя каждый свой временной интервал. Это позволяет нескольким станциям совместно использовать одну и ту же среду передачи (например, радиочастотный канал), используя при этом только часть пропускной способности своего канала . 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 в трафике каждого потока данных.
TDMA используется в цифровых 2G сотовых системах , таких как Глобальная система мобильной связи (GSM), IS-136 , Personal Digital Cellular (PDC) и iDEN , а также в стандарте улучшенной цифровой беспроводной связи (DECT) для портативных телефонов . TDMA впервые была использована в спутниковой связи системах компанией Western Union на спутнике связи Westar 3 в 1979 году. В настоящее время она широко используется в спутниковой связи, [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] радиосистемы боевой сети и сети пассивной оптической сети (PON) для восходящего трафика от помещений к оператору.
TDMA — это тип мультиплексирования с временным разделением каналов (TDM), особенностью которого является то, что вместо одного передатчика, подключенного к одному приемнику , имеется несколько передатчиков. В случае восходящей линии связи от мобильного телефона к базовой станции это становится особенно трудным, поскольку мобильный телефон может перемещаться и изменять задержку синхронизации, необходимую для того, чтобы его передача соответствовала перерыву в передаче от его одноранговых узлов.
Характеристики
[ редактировать ]- Совместно использует одну несущую частоту с несколькими пользователями
- Прерывистая передача упрощает передачу обслуживания
- Слоты могут быть назначены по требованию в динамическом TDMA.
- Менее строгий контроль мощности, чем у CDMA, из-за уменьшения внутрисотовых помех.
- Более высокие затраты на синхронизацию, чем CDMA
- Расширенная коррекция может потребоваться для высоких скоростей передачи данных, если канал является «частотно-избирательным» и создает межсимвольные помехи.
- Дыхание клеток (заимствование ресурсов у соседних ячеек) сложнее, чем в CDMA.
- Сложность распределения частот/слотов
- Пульсирующая мощность: помехи другим устройствам
В системах мобильных телефонов
[ редактировать ]2G-системы
[ редактировать ]Большинство сотовых систем 2G, за 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 по времени с базовой станции, которые предписывают мобильному телефону начать передачу раньше и на сколько. Это компенсирует задержку распространения света . Мобильному телефону не разрешено осуществлять передачу в течение всего временного интервала; имеется защитный интервал в конце каждого временного интервала . Когда передача переходит в защитный период, мобильная сеть корректирует опережение синхронизации для синхронизации передачи.
Первоначальная синхронизация телефона требует еще большей внимательности. Прежде чем мобильный телефон начнет передачу, невозможно узнать необходимое смещение. По этой причине весь временной интервал должен быть выделен для мобильных телефонов, пытающихся связаться с сетью; в GSM это известно как канал произвольного доступа (RACH). Мобильная станция передает в начале временного интервала, полученного из сети. Если мобильная станция находится рядом с базовой станцией, задержка распространения короткая и инициация может быть успешной. Однако если мобильный телефон находится на расстоянии менее 35 км от базовой станции, задержка будет означать, что передача мобильного телефона прибудет в конце временного интервала. В этом случае мобильному устройству будет дано указание передавать свои сообщения, начиная почти на целый временной интервал раньше, чтобы их можно было принять в нужное время. Наконец, если мобильный телефон находится за пределами радиуса действия сотовой связи GSM 35 км, передача поступит в соседний временной интервал и будет проигнорирована. Именно эта особенность, а не ограничения мощности, ограничивает дальность действия соты GSM до 35 км, когда не используются специальные методы расширения. Однако путем изменения синхронизации между восходящей и нисходящей линиями связи на базовой станции это ограничение можно преодолеть. [ нужна ссылка ]
3G-системы
[ редактировать ]![[икона]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/1c/Wiki_letter_w_cropped.svg/20px-Wiki_letter_w_cropped.svg.png){kind=small} | Этот раздел нуждается в расширении . Вы можете помочь, добавив к нему . ( ноябрь 2014 г. ) |
Хотя большинство основных систем 3G в основном основаны на CDMA , [ 6 ] дуплексная связь с временным разделением каналов (TDD), планирование пакетов (динамическое TDMA) и схемы пакетно-ориентированного множественного доступа доступны в форме 3G в сочетании с CDMA, чтобы воспользоваться преимуществами обеих технологий.
Хотя наиболее популярная форма системы UMTS 3G использует CDMA и дуплексную связь с частотным разделением каналов (FDD) вместо TDMA, TDMA сочетается с CDMA и дуплексной связью с временным разделением в двух стандартных UMTS UTRA.
В проводных сетях
[ редактировать ]Стандарт ITU-T G.hn , который обеспечивает высокоскоростную локальную сеть по существующей домашней проводке (линии электропередачи, телефонные линии и коаксиальные кабели), основан на схеме TDMA. В G.hn «главное» устройство распределяет «возможности бесконфликтной передачи» (CFTXOP) другим «подчиненным» устройствам в сети. Одновременно только одно устройство может использовать CFTXOP, 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
[ редактировать ]В радиосистемах TDMA обычно используется вместе с множественным доступом с частотным разделением каналов (FDMA) и дуплексом с частотным разделением каналов (FDD); эта комбинация называется FDMA/TDMA/FDD. Это имеет место, например, как в GSM, так и в IS-136. Исключениями из этого правила являются DECT и Personal Handy-phone System микросотовые системы (PHS), вариант UMTS-TDD UMTS и китайская TD-SCDMA , в которых используется дуплексная связь с временным разделением каналов, при которой для базовой станции выделяются разные временные интервалы. трубки на той же частоте.
Основным преимуществом TDMA является то, что радиочасти мобильного телефона необходимо слушать и транслировать только в своем собственном временном интервале. В остальное время мобиль может проводить измерения в сети, обнаруживая окружающие передатчики на разных частотах. Это обеспечивает безопасную межчастотную передачу обслуживания , что сложно в системах CDMA, вообще 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 макроячеек слоями .
CDMA, напротив, поддерживает «мягкую передачу обслуживания», которая позволяет мобильному телефону одновременно поддерживать связь с 6 базовыми станциями, что является разновидностью «передачи обслуживания на той же частоте». Входящие пакеты сравниваются по качеству и выбирается лучший. Характеристика CDMA «дыхания ячейки», когда терминал на границе двух перегруженных ячеек 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 гул, который иногда можно услышать, если оставить телефон TDMA рядом с радио или динамиками. [ 7 ] Другим недостатком является то, что «мертвое время» между временными интервалами ограничивает потенциальную пропускную способность канала TDMA. Они реализованы частично из-за сложности обеспечения передачи данных разными терминалами точно в необходимое время. Мобильным телефонам, которые перемещаются, необходимо будет постоянно корректировать свои тайминги, чтобы гарантировать, что их передача будет принята точно в нужное время, поскольку по мере удаления от базовой станции их сигналу потребуется больше времени для доставки. Это также означает, что основные системы TDMA имеют жесткие ограничения на размеры ячеек с точки зрения дальности, хотя на практике уровни мощности, необходимые для приема и передачи на расстояния, превышающие поддерживаемый диапазон, в любом случае будут в большинстве случаев непрактичны.
Динамический TDMA
[ редактировать ]При динамическом множественном доступе с временным разделением каналов ( динамический 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
- HIPERLAN/2 . Сеть широкополосного радиодоступа
- IEEE 802.16a WiMax
- Bluetooth
- Военные радиостанции / Тактическая линия передачи данных
- ТД-СКДМА
- ITU-T G.hn
- Моделирование каналов TDMA/DTMA
См. также
[ редактировать ]- Дуплекс (телекоммуникации) – связь осуществляется одновременно в обоих направлениях.
- Ссылка 16 - сеть обмена военно-тактическими данными НАТО, использующая TDMA.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Гован Мяо ; Йенс Зандер; Ки Вон Сон; Бен Слиман (2016). Основы мобильных сетей передачи данных . Издательство Кембриджского университета . ISBN 978-1107143210 .
- ^ Мэн, К.; Девье, К.; Свон, П. (ноябрь 1995 г.). Обзор спутниковой сети IRIDIUM . ВЕСКОН'95. IEEE. п. 483.
- ^ Маццелла, М.; Коэн, М.; Руффе, Д.; Луи, М.; Гилхаузен, Канзас (апрель 1993 г.). Методы множественного доступа и использование спектра мобильной спутниковой системы GLOBALSTAR . Четвертая конференция IEE по телекоммуникациям, 1993 г. ИЭПП. стр. 306–311.
- ^ Стурза, Массачусетс (июнь 1995 г.). Архитектура спутниковой системы TELEDESIC . Международная конференция мобильной спутниковой связи. Том. 95. с. 214.
- ^ «Обзор системы ORBCOMM» (PDF) .
- ^ Джаганнатхам, Адитья К. (2016). Принципы современных систем беспроводной связи . Макгроу-Хилл Образование. ISBN 9789339220037 .
- ^ «Минимизировать жужжание GSM в мобильных телефонах» . ЭТаймс. 20 июля 2009 года . Проверено 22 ноября 2010 г.
