TDMA

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání
Tento článek pojednává o metodě přístupu k médiu. Možná hledáte: D-AMPS, což je zastaralý standard pro mobilní komunikaci, který využívá TDMA pro řízení přístupu k jednotlivým kanálům.

Time Division Multiple Access (TDMA), je deterministická metoda přístupu k médiu pro sdílené sítě. Umožňuje více uživatelům sdílet stejný frekvenční kanál dělením signálu do různých časových slotů. Uživatelé vysílají v rychlém sledu za sebou, jeden po druhém, každý používá svůj vlastní časový slot. To umožňuje více stanicím sdílet stejné přenosové médium (např. kanál rádiových frekvencí), při využití pouze části kapacity kanálu. TDMA se využívá v digitálních 2G mobilní sitích, jako je Globální systém pro mobilní komunikace (GSM), IS-136, Personal Digital Cellular (PDC) a iDEN. Také se značně využívá v satelitních systémech, tzv. combat-net radio systémech a v pasivních optických sítích pro upstream přenosu k operátorovi.

TDMA struktura ukazující datový stream rozdělen do rámců, a tyto rámce rozděleny do časových úseků.

TDMA je druh časového multiplexu, se speciálním funkcí, kde místo toho, aby jeden vysílač byl připojený k jednomu přijímači, existuje více vysílačů. V případě přenosu z mobilního telefonu k základnové stanici může být přenos velmi obtížným, protože mobilní telefon se může pohybovat a měnit časový posun nutný pro přenos signálu.

Charakteristika TDMA[editovat | editovat zdroj]

  • Sdílí jeden nosný kmitočet pro více uživatelů
  • Nepřetržitý přenos umožňuje jednodušší předání řízení
  • Sloty je možné přiřadit na vyžádání v dynamickém TDMA
  • Méně přísná regulace výkonu než u CDMA v důsledku sníženého rušení uvnitř buňky
  • Vyšší synchronizační režie než u CDMA
  • Rozšířené ekvalizace může být nezbytná pro vysokou rychlost přenosu dat, pokud je kanál "frekvenčně selektivní" a vytváří tzv. ISI (intersymbol interference)
  • Cell breathing (zapůjčení prostředků od sousedních buněk) je složitější než v CDMA
  • Komplexnější přídělování slot/frekvence
  • Pulzující napájecí krytí: Elektromagnetické rušení s jinými zařízeními

TDMA v mobilních telefonních systémech[editovat | editovat zdroj]

2G sítě[editovat | editovat zdroj]

Většina 2G celulární systémy, s podstatnou výjimkou IS-95, jsou založeny na TDMA. GSM, D-AMPS, PDC, iDEN, a PHS jsou příklady TDMA celulárních systémů. GSM kombinuje TDMA s tzv. Frequency Hopping a širokopásmovým přenosem, aby se minimalizovali běžné druhy rušení. V systému GSM, je synchronizace mobilních telefonů dosaženo zasláním předem časovaných příkazů od základnové stanice, která instruuje mobilní telefony přenášet dříve a podle toho jak moc. To kompenzuje zpoždění vyplývající z rychlosti světla a rychlosti rádiových vln. Mobilním telefónům není povoleno vysílat po celou dobu jeho časového úseku, ale je zde ochranný interval na konci každého časového slotu. Jak přenos vstoupí do ochranného intervalu, mobilní síť nastaví časový posun pro synchronizaci přenosu. Počáteční synchronizace z telefonu vyžaduje ještě větší péči. Před přenosem není žádná možnost jak zjistit potřebný offset. Z tohoto důvodu celý časový úsek musí být věnován mobilním telefonům pokoušejícím se kontaktovat síť (známé jako RACH v GSM). Mobil se pokusí vysílat na začátku časového úseku, jak jej přijal od sítě. Pokud se mobil nachází hned vedle základnové stanici, nebude existovat žádná časová prodleva, a podaří se mu to. Pokud je však mobilní telefon méně než 35 km od základnové stanice, bude časová prodleva znamenat, že vysílání dorazí na samém konci časového úseku. V takovém případě bude mobilu řečeno, aby začal vysílat své zprávy téměř o celý časový úsek dříve, než by se jinak dalo očekávat. A konečně, v případě, že mobilní telefon je mimo 35 km oblast v GSM, pak RACH dorazí v sousedním časovém úseku a ten je pak ignorován. Je to právě tato vlastnost, nikoli omezení síly, která omezuje rozsah GSM buňky na 35 km, pokud nejsou použity žádné speciální rozšíření techniky. Změnou synchronizace mezi uplink a downlink na základnové stanici lze toto omezení překonat.

3G sítě[editovat | editovat zdroj]

Ačkoli většina hlavních systémů 3G je založena především na CDMA , time division duplexu (TDD), plánování packetů (dynamický TDMA) a packetově orientované přístupy jsou k dispozici v 3G v kombinaci s CDMA pro využití výhod obou technologií. Zatímco nejvíce populární forma UMTS systému 3G používá CDMA a frequency division duplex (FDD) místo TDMA, TDMA je v kombinaci s CDMA a Time Division duplexem ve dvou standardních UMTS UTRA

TDMA v kabelových sítích[editovat | editovat zdroj]

ITU-T G.hn standard, který nabízí vysokorychlostní místní počítačové sítě přes stávající domácí elektroinstalace (elektrické vedení, telefonní linky a koaxiálních kabelů) je založen na systému TDMA. V G.hn, "master" zařízení přiděluje "Contention-Free Transmission Opportunities" (CFTXOP) k jiným "slave" zařízením v síti. V jeden čas smí ouze jedno zařízení používat CFTXOP, čímž se zabrání kolizím. FlexRay protokol, který se používá u "Safety-critical" systému pro komunikaci v moderních autech, používá metodu TDMA pro řízení přenosu dat.

Srovnání s ostatními multiple-access systémy[editovat | editovat zdroj]

V radiových systémů, TDMA je obvykle používán společně s Frequency-Division Multiple Access (FDMA) a Frequency division duplexem (FDD); kombinace se označuje jako FDMA / TDMA / FDD. To je například případ sítí GSM a IS-136. Výjimky z tohoto pravidla jsou DECT a PHS mikro-celulární systémy, UMTS-TDD UMTS varianta, a Čínský TD-SCDMA, které využívají Time Division duplex, kde jsou různé časové úseky přiděleny pro základnovou stanici a mobilní telefony na stejné frekvenci. Hlavní výhodou je to, že TDMA rádiová část mobilu musí pouze naslouchat a vysílat na vlastním časovém slotu. Pro zbytek času, mobil může provádět měření na síti nebo detekci okolních vysílačů na různých frekvencích. To umožňuje bezpečné předání interních frekvencí, což je v CDMA systémech obtížné, v IS-95 není podporované vůbec a podporováno prostřednictvím komplexních systémových doplňků v Universal Mobile Telecommunications System (UMTS). To umožňuje koexistenci mikrobuňkových vrstev s macrobuňkovými vrstvami. CDMA, pro srovnání, podporuje "soft hand-off", která umožňuje mobilnímu telefonu, aby komunikoval až s 6 základnovými stanicemi současně, typ "same-frequency handover". Příchozí pakety jsou porovnány dle kvality, a je vybrán nejlepší. CDMA "cell breathing" charakteristika, kde terminál na hranici dvou přetížených buněk nebude schopen přijmout jasný signál, může být často tato výhoda ve špičkách negována. Nevýhodou TDMA systémů je, že vytváří elektromagnetická rušení na frekvenci, která je přímo propojena s délkou časového slotu. Jedná se o šum, který může být někdy slyšet, pokud TDMA telefon je vedle rádia nebo reproduktory.[1] Další nevýhodou je, že "dead time" mezi časovými úseky omezuje potenciální propustnost TDMA kanálu. Ty jsou implementovány částečně z důvodu obtížného zajištění toho, že různé terminály budou vysílat přesně v určené době pro přenos. Mobilní telefony, které se pohybují, musí neustále přizpůsobovat své časování, aby zajistily přenos přesně v pravý čas. Jelikož se pohybují dále od základnové stanice, bude signálu trvat déle než dorazí. To také znamená, že hlavní TDMA systémy mají tvrdé limity na velikost buněk, pokud jde o rozsah, i když v praxi výkonové úrovně které mají povinnost přijímat a vysílat na vzdálenost větší, než je podporovaný rozsah, budou většinou stejně nepraktické.

Dynamické TDMA[editovat | editovat zdroj]

V dynamickém časově děleném vícenásobném přístupu, plánovací algoritmus dynamicky vyhrazuje proměnný počet časových úseků v každém snímku na proměnlivé bitové rychlosti datových toků, na základě poptávky po přenosu každého datového toku. Dynamické TDMA je používán v:

Reference[editovat | editovat zdroj]

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Time division multiple access na anglické Wikipedii.

  1. Minimize GSM buzz noise in mobile phones [online]. EETimes, July 20, 2009, [cit. 2010-11-22]. Dostupné online. (anglicky)