TDMA: Ортақ арнаны бөлісу әдісі. Уақыттық кезеңдерге бөліп, бірнеше пайдаланушыға бірдей жиілік арнасын қолдануға мүмкіндік береді. Динамикалық TDMA туралы біліңіз.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Ортақ байланыс ортасын пайдаланатын желілер үшін арнаға қол жеткізу әдісі
Channel access method for networks using a shared communications medium
the channel access method
Уақыт бойынша көптеген қатынас (TDMA) – ортақ орта желілері үшін арнаға қол жеткізу әдісі. Ол бірнеше пайдаланушыға сигналды әртүрлі уақыт тілімдеріне бөлу арқылы бірдей жиілік арнасын пайдалануға мүмкіндік береді. Пайдаланушылар бірінен соң бірі жылдамдықпен хабар алмасады, әрқайсысы өз уақыт тілімін пайдаланады. Бұл бірнеше станцияға бірдей тарату ортасын (мысалы, радиожиілік арнасын) бөлісуге мүмкіндік береді, арнасының сыйымдылығының бір бөлігін ғана қолданады. Динамикалық TDMA – бұл TDMA нұсқасы, ол әр дерек ағынының трафик талабына байланысты әрбір кадрда өзгермелі уақыт тілімдерінің санын өзгермелі бит жылдамдығымен дерек ағынына динамикалық түрде бөледі. TDMA мобильді байланыс (GSM), IS 136, Жеке цифрлық ұялы байланыс (PDC) және iDEN сияқты цифрлық 2G ұялы жүйелерде, сондай-ақ портативті телефондар үшін Цифрлық кеңейтілген сымсыз телекоммуникациялар (DECT) стандартында қолданылады. TDMA алғаш рет 1979 жылы Western Union компаниясы Westar 3 байланыс спутнигінде спутниктік байланыс жүйелерінде қолданған. Қазір ол спутниктік байланыс, соғыс желісі радио жүйелерінде және үйден операторға ағынды трафик үшін пассивті оптикалық желілерде (PON) кеңінен қолданылады. TDMA – уақыт бөлісінің көптеуілдікпен таратылуының (TDM) бір түрі, ерекшелігі – бір қабылдағышқа қосылған бір таратушының орнына бірнеше таратушылар бар. Ұялы телефоннан базалық станцияға жоғары қарайтын байланыс жағдайында бұл әсіресе қиын, себебі ұялы телефон қозғалып, өзінің берілісін әріптестерінен беріліс айырмашылығына сәйкес келтіру үшін қажетті уақытты өзгерте алады.
Time division multiple access (TDMA) is a channel access method for shared medium networks. It allows several users to share the same frequency channel by dividing the signal into different time slots. The users transmit in rapid succession, one after the other, each using its own time slot. This allows multiple stations to share the same transmission medium (e. g. radio frequency channel) while using only a part of its channel capacity. Dynamic TDMA is a TDMA variant that dynamically reserves a variable number of time slots in each frame to variable bit rate data streams, based on the traffic demand of each data stream. TDMA is used in the digital 2G cellular systems such as Global System for Mobile Communications (GSM), IS 136, Personal Digital Cellular (PDC) and iDEN, and in the Digital Enhanced Cordless Telecommunications (DECT) standard for portable phones. TDMA was first used in satellite communication systems by Western Union in its Westar 3 communications satellite in 1979. It is now used extensively in satellite communications, combat net radio systems, and passive optical network (PON) networks for upstream traffic from premises to the operator. TDMA is a type of time division multiplexing (TDM), with the special point that instead of having one transmitter connected to one receiver, there are multiple transmitters. In the case of the uplink from a mobile phone to a base station this becomes particularly difficult because the mobile phone can move around and vary the timing advance required to make its transmission match the gap in transmission from its peers.
2G жүйелері
2G ұялы жүйелерінің көпшілігі, IS 95 ерекшелігінен басқа, TDMA негізінде құрылған. GSM, D-AMPS, PDC, iDEN және PHS – TDMA ұялы жүйелерінің мысалдары. GSM жүйесінде ұялы телефондардың синхронизациясы базалық станциядан алдын ала уақыт командаларын жіберу арқылы қамтамасыз етіледі, ол ұялы телефонға хабарды ертерек және қаншалықты ертерек жіберу керектігін көрсетеді. Бұл радио толқындарының жарық жылдамдығынан туындайтын таралу кешігуін өтеуге мүмкіндік береді. Ұялы телефонға толық уақыт тілігінде хабар жіберуге рұқсат етілмейді, бірақ әрбір уақыт тілігінің соңында күзет интервалы қарастырылған. Хабар тарату күзет кезеңіне өткен кезде, ұялы желі беруді синхронизациялау үшін уақытты түзетуге мүмкіндік береді. Телефонды бастапқы синхронизациялау одан да көп күтімді қажет етеді. Ұялы телефон желіге хабар жібермес бұрын, қажетті офсеттің қандай екенін анықтау мүмкін емес. Сондықтан, желіге қосылуға тырысатын ұялы телефондарға толық уақыт тілігі бөлінуі керек; бұл GSM жүйесінде кездейсоқ қолжетімділік арнасы (RACH) деп аталады. Ұялы телефон желіден алынған уақыт тілігінің басында хабар таратуға тырысады. Егер ұялы телефон базалық станцияға жақын орналасса, уақыт кешігуі болмайды және бұл сәтті орындалады. Дегенмен, егер ұялы телефон базалық станциядан 35 км-ден аз қашықтықта болса, уақыт кешігуі ұялы телефонның хабар таратуы уақыт тілігінің соңына жеткізеді. Бұл жағдайда ұялы телефонға хабарларды күтілгеннен бір уақыт тілігінен бұрын бастауға нұсқау беріледі. Соңында, егер ұялы телефон GSM жүйесінде 35 км ұялы желінің қашықтығынан асып кетсе, RACH көршілес уақыт тілігінде келіп, ескерілмейді. Арнайы кеңейту техникалары қолданылмаған жағдайда, GSM ұяшығының қашықтығын осы мүмкіндік, емес қуат шектеулері 35 км-ге дейін шектейді. Алайда, базалық станциядағы жоғары және төмен байланыс арасындағы синхронизацияны өзгерту арқылы бұл шектеуді жеңуге болады.
Most 2G cellular systems, with the notable exception of IS 95, are based on TDMA. GSM, D AMPS, PDC, iDEN, and PHS are examples of TDMA cellular systems. In the GSM system, the synchronization of the mobile phones is achieved by sending timing advance commands from the base station which instructs the mobile phone to transmit earlier and by how much. This compensates for the propagation delay resulting from the light speed velocity of radio waves. The mobile phone is not allowed to transmit for its entire time slot, but there is a guard interval at the end of each time slot. As the transmission moves into the guard period, the mobile network adjusts the timing advance to synchronize the transmission. Initial synchronization of a phone requires even more care. Before a mobile transmits there is no way to actually know the offset required. For this reason, an entire time slot has to be dedicated to mobiles attempting to contact the network; this is known as the random access channel (RACH) in GSM. The mobile attempts to broadcast at the beginning of the time slot, as received from the network. If the mobile is located next to the base station, there will be no time delay and this will succeed. If, however, the mobile phone is at just less than 35 km from the base station, the time delay will mean the mobile's broadcast arrives at the very end of the time slot. In that case, the mobile will be instructed to broadcast its messages starting nearly a whole time slot earlier than would be expected otherwise. Finally, if the mobile is beyond the 35 km cell range in GSM, then the RACH will arrive in a neighbouring time slot and be ignored. It is this feature, rather than limitations of power, that limits the range of a GSM cell to 35 km when no special extension techniques are used. By changing the synchronization between the uplink and downlink at the base station, however, this limitation can be overcome.
3G жүйелері
3G жүйелерінің көпшілігі негізінен CDMA-ға негізделгенімен, уақытты бөлісу дуплексі (TDD), пакеттік жоспарлау (динамикалық TDMA) және пакетке бағытталған көптеген қол жеткізу схемалары 3G нысанында қол жетімді, олар екі технологияның да артықшылықтарын пайдалану үшін CDMA-мен біріктіріледі. UMTS 3G жүйесінің ең танымал түрі TDMA орнына CDMA және жиілік бөлісу дуплексін (FDD) пайдаланса да, TDMA екі стандартты UMTS UTRA-да CDMA және уақытты бөлісу дуплексімен біріктіріледі.
Although most major 3G systems are primarily based upon CDMA, time division duplexing (TDD), packet scheduling (dynamic TDMA) and packet oriented multiple access schemes are available in 3G form, combined with CDMA to take advantage of the benefits of both technologies. While the most popular form of the UMTS 3G system uses CDMA and frequency division duplexing (FDD) instead of TDMA, TDMA is combined with CDMA and time division duplexing in two standard UMTS UTRA.
Сым желілерінде
ITU T G.hn стандарты, үйдің қолданыстағы сымдары (электр желілері, телефон желілері және коаксиалдық кабельдер) арқылы жоғары жылдамдықты жергілікті желілерді қамтамасыз етеді және TDMA схемасына негізделген. G.hn-де "басты" құрылғы желідегі басқа "құл" құрылғыларға "соқтығысусыз беру мүмкіндіктерін" (CFTXOP) бөліп береді. Бір CFTXOP мүмкіндігін бір уақытта тек бір құрылғы ғана пайдалана алады, осылайша қақтығыстардың алдын алады. FlexRay протоколы, қазіргі заманғы автомобильдерде қауіпсіздік үшін маңызды байланысқа қолданылатын сымдық желі, деректерді беруді басқару үшін TDMA әдісін пайдаланады.
The ITU T G. hn standard, which provides high speed local area networking over existing home wiring (power lines, phone lines and coaxial cables) is based on a TDMA scheme. In G. hn, a "master" device allocates "Contention Free Transmission Opportunities" (CFTXOP) to other "slave" devices in the network. Only one device can use a CFTXOP at a time, thus avoiding collisions. FlexRay protocol which is also a wired network used for safety critical communication in modern cars, uses the TDMA method for data transmission control.
Басқа бірнеше жүйемен салыстыру
Радио жүйелерінде TDMA жиілікті бөлумен көптеген кіру (FDMA) және жиілікті бөлумен дуплекс (FDD) бірге қолданылады; осы комбинация FDMA/TDMA/FDD деп аталады. Мұндай жағдай GSM және IS 136 сияқты жүйелерде кездеседі. Бұған DECT және Жеке қол телефоны жүйесі (PHS) микроұялы жүйелері, UMTS TDD UMTS нұсқасы және Қытайдың TD SCDMA кіреді, олар уақытты бөліп дуплекстеуді қолданады, онда базалық станция мен мобильді құрылғылар үшін әртүрлі уақыт слоттары бірдей жиілікте бөлінеді. TDMA-ның маңызды артықшылығы – мобильді құрылғының радио бөлігі тек өзінің уақыт слоты үшін тыңдау және хабар тарату қажеттілігінде болады. Қалған уақытта мобильді құрылғы желіде өлшемдер жүргізе алады, әртүрлі жиіліктердегі айналадағы хабар таратушыларды анықтай алады. Бұл қауіпсіз жиіліктер арасындағы ауысуды қамтамасыз етеді, бұл CDMA жүйелерінде қиын, IS 95 жүйесінде мүлдем қолдау көрсетілмейді және Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) жүйесінде күрделі жүйелік кеңейтімдер арқылы қолдау табады. Бұл микроклеткалық және макроклеткалық қабаттардың бірге болуына мүмкіндік береді. Қарама-қарсылығы, CDMA «жұмсақ ауысуды» қолдайды, бұл мобильді телефонның бір уақытта 6 базалық станциямен байланыста болуына мүмкіндік береді, бұл «бірдей жиілікті ауысудың» бір түрі. Келіп түсетін пакеттер сапасы бойынша салыстырылады және ең жақсысы таңдалады. CDMA-ның «жасуша тынысы» сипаттамасы, екі қауіпті жасушаның шекарасындағы терминал анық сигналды қабылдай алмайды, ең көп жүктеме кезінде бұл артықшылықты жоққа шығаруы мүмкін. TDMA жүйелерінің кемшілігі – олар тікелей уақыт слоты ұзындығына байланысты жиілікте кедергі тудырады. Бұл TDMA телефонын радио немесе динамиктердің жанында қалдырғанда кейде естілетін ызың. Тағы бір кемшілік – уақыт слоттары арасындағы «өлі уақыт» TDMA каналының жолақтығын шектейді. Бұл ішінара түрде әртүрлі терминалдардың қажетті уақытта хабар таратуын қамтамасыз ету қиындығына байланысты. Қозғалатын мобильді құрылғылар өз уақытын үнемі түзетуі керек, өйткені базалық станциядан алыстаған сайын олардың сигналының келуіне көбірек уақыт қажет болады. Бұл сонымен қатар негізгі TDMA жүйелерінің ұяшық өлшемдерінің қашықтық бойынша қатаң шектеулері бар екенін білдіреді, бірақ іс жүзінде қолдау көрсетілетін қашықтықтан артық қашықтықта қабылдау және тарату үшін қажетті қуат деңгейлері көбінесе іс жүзінде мүмкін емес.
In radio systems, TDMA is usually used alongside frequency division multiple access (FDMA) and frequency division duplex (FDD); the combination is referred to as FDMA/TDMA/FDD. This is the case in both GSM and IS 136 for example. Exceptions to this include the DECT and Personal Handy phone System (PHS) micro cellular systems, UMTS TDD UMTS variant, and China's TD SCDMA, which use time division duplexing, where different time slots are allocated for the base station and handsets on the same frequency. A major advantage of TDMA is that the radio part of the mobile only needs to listen and broadcast for its own time slot. For the rest of the time, the mobile can carry out measurements on the network, detecting surrounding transmitters on different frequencies. This allows safe inter frequency handovers, something which is difficult in CDMA systems, not supported at all in IS 95 and supported through complex system additions in Universal Mobile Telecommunications System (UMTS). This in turn allows for co existence of microcell layers with macrocell layers. CDMA, by comparison, supports "soft hand off" which allows a mobile phone to be in communication with up to 6 base stations simultaneously, a type of "same frequency handover". The incoming packets are compared for quality, and the best one is selected. CDMA's "cell breathing" characteristic, where a terminal on the boundary of two congested cells will be unable to receive a clear signal, can often negate this advantage during peak periods. A disadvantage of TDMA systems is that they create interference at a frequency which is directly connected to the time slot length. This is the buzz which can sometimes be heard if a TDMA phone is left next to a radio or speakers. Another disadvantage is that the "dead time" between time slots limits the potential bandwidth of a TDMA channel. These are implemented in part because of the difficulty in ensuring that different terminals transmit at exactly the times required. Handsets that are moving will need to constantly adjust their timings to ensure their transmission is received at precisely the right time, because as they move further from the base station, their signal will take longer to arrive. This also means that the major TDMA systems have hard limits on cell sizes in terms of range, though in practice the power levels required to receive and transmit over distances greater than the supported range would be mostly impractical anyway.