Denbora-zatiketa bidezko sarbide anizkoitz

Denbora-zatiketa bidezko sarbide anizkoitza (TDMA, ingelesez: Time Division Multiple Access) multiplexazio teknologia bat da, baliabide elkarbanatuko sareetan erabiltzen dena. Denbora-zatiketa bidezko multiplexazio mota bat da, zeinetan transmisore eta hartzaile bana izan beharrean, hainbat transmisore dauden. TDMAk hainbat erabiltzailek maiztasun kanal bera erabiltzea ahalbidetzen du, seinalea denbora-bitarte (ingelesez: time slot) desberdinetan zatituz. Era horretan, erabiltzaileek informazioa haien denbora tartean transmititzen dute, bata bestearen atzetik. Estazio desberdinak transmisio baliabide bera erabiltzeko gaitasuna eskaintzen du; horrek kanalaren kapazitatearen zati bat soilik erabiltzen baitu. TDMA dinamikoa TDMAren aldaera bat da, trafikoaren eskarian oinarritutako denbora-bitarteen erreserba dinamikoa egiten duena.

TDMA 2G sistema zelularretan erabiltzen da, komunikazio mugikorretako sistema orokorretan (ingelesez: Global System for Mobile Communications (GSM)), IS-136an, Personal Digital Cellularen (PDC), eta Digital Enhanced Cordless Telecommunicationseko(DECT) telefono mugikorrentzako estandarrean, besteak beste. TDMAren lehenengo erabilera satelite bidezko komunikazioetan izan zen, Western Unionen Westar 3 komunikazio satelitean, 1979an. Gaur egun, asko erabiltzen da satelite komunikazioetan, combat-net irrati-sistemetan eta sare optiko pasiboen (PON) gorako trafikoan. 

 Ezaugarriak 

 Hainbat erabiltzailerekin kanal bakarreko maiztasun eramailea elkarbanatzen du.
 Transmisio ez-jarraituak handoffa sinpleagoa egiten du.
 Denbora-bitarteak dinamikoki esleitu daitezke TDMA dinamikoaren bidez.
 Kode-zatiketa bidezko sarbide anizkoitzak (ingelesez: Code division multiple access (CDMA)) baino potentzia kontrol gutxiago dauka zelula barneko interferentzia txikiagotzearen ondorioz.
 CDMA baino sinkronizazio goiburu luzeagoa dauka. 
 Ekualizazio aurreratua beharrezkoa izan daiteke datu-transmisio altuetarako kanala "frequency selective" baldin bada eta sinboloen arteko interferentzia sortzen badu.
 Cell breathing-a (aldameneko zeluletatik baliabideak eskuratzea) CDMAn baino zailagoa da.
 Maiztasun/denbora-bitarte alokatze konplexua du.

 Erabilera 

 Erabilera sistema mugikorretan 

 2G sistemak 
2G sistema zelular gehienek TDMA multiplexazio-teknika erabiltzen dute, IS-95-k izan ezik. Horren adibide dira hurrengo hauek: GSM, D-AMPS, PDC, iDEN eta PHS. 

GSM sisteman telefono mugikorren sinkronizazioa lortzen da denbora aurreratze komandoen bitartez: oinarri estazioak mugikorrari adierazten dio zein denbora-bitartetan hasi behar duen. Honek argiaren abiaduraren hedapen-denbora orekatzen du. Mugikorrak ezin du esleitutako denbora-bitarte osoa erabili transmititzeko, babes-tarte bat baitago denbora-bitarte bakoitzaren amaieran. Babes-tarte horretan sare mugikorrak transmisioa sinkronizatzeko beharrezkoa den aurrerapena egokitzen du, gero oinarri estazioak mugikorrei jakinaraziko diena.

Mugikor baten hasierako sinkronizazioak atal gehiago behar ditu. Mugikor batek transmititu aurretik, ez dago modurik denbora-bitarte aproposa zein den jakiteko. Beraz, denbora-bitarte oso bat erabili behar da sarera konektatzen ahalegintzen ari diren mugikorrentzat; horri GSMn zorizko atzipen kanal (inglesez: Random Access Channel (RACH)) deritzo. Mugikorrak denbora-bitartearen hasieran transmititzen du, sareak esleitu eta berehala. Mugikorra oinarri estaziotik gertu baldin badago, hedapen atzerapena txikia izango da, eta konexioa hasieratuko da. Alabaina, mugikorra eta oinarri estazioaren arteko distantzia 35 km ingurukoa baldin bada, jasandako atzerapenaren ondorioz, mugikorraren mezua denbora-bitartearen amaieran jasoko du oinarri estazioak. Kasu honetan, oinarri estazioak jakinaraziko dio mugikorrari ia denbora-bitarte oso bateko aurrerapenarekin transmititzeko, datuak dagokien denbora-bitartean hel daitezen. Amaitzeko, mugikorra eta oinarri estazioaren arteko distantzia 35 km baino gehiagokoa bada, GSM estaldura gunetik kanpo, transmisioa beste denbora-bitarte batean helduko eta baztertuko da. Egoera hau da GSM zelula baten estaldura mugatzen duena, eta ez jasotako potentzia mailak. Arazo hau gaindi daiteke goranzko eta beheranzko loturen sinkronizazioa oinarri estazioan trukatuz.

 3G sistemak 
3G sistemetan TDMA, CDMA eta TDD UMTSren barruko integrazioak maila altuko ikuspuntua eskaintzen du espektro-efizientzia eta sarearen errendimendua hobetzeko.

UTRA-FDDk (maiztasun-zatiketa bidezko duplexa) CDMA eta FDD erabiltzen ditu, maiztasun-banda ezberdinak erabiliz goranzko eta beheranzko loturentzako. Maiztasun banaketa honek interferentzia gutxitzen du eta etengabeko datu jarioa ahalbidetzen du bi noranzkoetan. Teknika hau aproposa da trafiko orekatua duten inguruneentzat. 

Beste alde batetik, UTRA-TDDk (denbora-zatiketa bidezko duplexa) CDMA, TDMA eta TDD erabiltzen ditu. Teknika honetan maiztasun banda berdina erabiltzen da goranzko eta beheranzko loturentzat, baina denbora-bitarte ezberdinetan. Denboraren banaketa hau oso erabilgarria da trafiko desorekatuta duten inguruneentzat. Hau da, goranzko eta beheranzko loturetan trukatzen den datu-tasa oso ezberdina denean. Beharrezkoak diren denbora-bitarteak dinamikoki esleituz, UTRA-TDDk era oso eraginkorrean kudea ditzake trafiko eredu aldakorrak, eta horrela sarearen gaitasuna handitu. 

UMTSn teknologia hauen guztien konbinazioa egoteak espektroaren kudeaketa malguago eta eraginkorragoa ahalbidetzen du. Honi esker erabiltzaile mota ezberdinen eskaerak erantzun daitezke eta 3G sareen moldagarritasuna ingurune operatibo ezberdinetara hobetzen da. 

 Erabilera hariztatutako sareetan 
ITU-Tren G.hn estandarrak TDMA teknika erabiltzen du. Estandar honek etxe-kableen gaineko (elektrizitate kableak, telefono kableak edo kable ardazkideak) abiadura handiko sare lokalak kudeatzen ditu. G.hn-n gailu ‘nagusiak’ "Mugarik Gabeko Transmisio Aukera" (ingelesez: Contention-Free Transmission Opportunities (CFTXOP)) alokatzen dizkie sareko beste ‘morroi’ gailuei. Gailu bakar batek erabili dezake CFTXOP denbora-bitarte bakoitzean, talkak saihestuz. FlexRay protokoloak ere TDMA teknika erabiltzen du. Protokolo honek auto modernoetan erabiltzen diren komunikazio kritikoentzako sare hariztatuak kontrolatzen ditu.

 Beste sarbide anizkoitz eskemekiko konparaketa 
Irrati sistemetan TDMA erabiltzen da maiztasun-zatiketa bidezko sarbide anizkoitza (ingelesez: Frequency division multiple access (FDMA)) eta FDD teknikekin batera. Konbinazio honi FDMA/TDMA/FDD deritzo. Hau da GSM eta IS-136 sistemen kasua, besteak beste. Honen salbuespen dira DECT eta Personal Handy-Phone System (PHS) sistema mikrozelularrak, UMTS-TDD sistema eta Txinako TD-SCDMA. Sistema hauek guztiek denbora bidezko zatiketa erabiltzen dute: denbora-bitarte ezberdinak alokatzen dira baina maiztasun berdinean lan egiten dute.  

TDMAren abantaila nagusi bat da mugikorraren irrati sistemak bakarrik entzun eta transmititu behar duela berari dagokion denbora-bitartean. Gainontzeko denboran mugikorrak sareko parametroak neur ditzake, beste maiztasun batzuk erabiltzen dituzten transmisore hurbilak aurkitzeko. Honek maiztasun-transferentzia fidagarriak ahalbidetzen ditu, CDMAk ez bezala. 

CDMAk zelula-transferentzia ahulak erabiltzen ditu. Mugikorra 6 oinarri estazioekin komunikatzen da aldi berean, eta kalitate hoberena ematen duen oinarri estazioa aukeratzen da.  

TDMAren desabantaila bat da interferentzia sortzen dutela denbora-bitartearen luzerarekin zuzenki erlazionatzen den maiztasunean. Hau antzeman daiteke TDMA erabiltzen duen telefono batean, irrati batetik hurbil dagoenean, burrunba bat entzuten baita. Beste desabantaila bat da babes-tarteak kanalaren banda zabalera mugatzen duela. 

 Abantailak eta desabantailak 
Denbora-zatiketa bidezko sarbide anizkoitzak denbora-bitarteak erabiltzen ditu irrati-maiztasunaren banda zabalera jakin bat denbora baterako alokatzeko, erabiltzaile askok sekuentzialki kanala elkarbanatu dezaten. Espektro efizientzia hobetzeaz gain, TDMAk komunikazioaren kalitatea eta sistemaren errendimendua areagotzen duten hainbat abantaila eskaintzen ditu.

 Abantailak 

 Espektro-efizientzia altua: TDMAk eskuragarri dagoen banda zabaleraren erabilpena maximizatzen du, erabiltzaile ugarik kanal bera inolako zapaltzerik gabe erabiltzea ahalbidetuz.
 Intersinboloen arteko interferentzia baxua: Erabiltzaileei haien artean zapaltzen ez diren denbora-bitarteen esleipenari esker TDMAk intersinboloen arteko interferentziaren arriskua saihesten du. Interferentzia mota hau bata bestearen alboan dauden sinboloen seinaleak elkar zapaltzen dutenean gertatzen da, distortsioa eta komunikazioan erroreak sortuz. Denbora-bitarteen arteko banaketa argiak sinbolo bakoitza beste batekin zapaldu gabe transmitituko dela bermatzen du, seinalea fidagarria dela ziurtatuz.
 Zaintza-banden ezabatzea: Elkarren ondoan dauden kanalen artean zapaltzerik ez dagoenez, zaintza-banden erabilpena ez da beharrezkoa. Zaintza-bandak erabili gabeko kanalak dira, informazioa transmititzen duten kanalen arteko interferentziak saihesteko erabiltzen direnak. Zaintza-banden desagertzeak libre dagoen espektroaren erabilpen altuagoa dakar, erabiltzaile gehiagorako kapazitatea lortuz.
 Alokatze-tasa malgua: TDMAk denbora-bitarteen alokatze dinamikoa egiteko aukera eskaintzen du, sistema erabiltzaileen trafiko motara egokitzea ahalbidetzen duena. Malgutasun horrek baliabideen erabilpena optimizatzen du eta erabiltzailearen esperientzian eragin positiboa izan dezake.
 Bateria kontsumo txikia: FDMA (Frequency Division Multiple Access) ez bezala, transmisio jarraia behar duena, TDMA era ez jarraian funtzionatzen du. Transmisore bakoitza itzali daiteke transmititzen ez duen momentuan, bateriaren aurrezpena lortuz. Gailu mugikorrentzat bereziki garrantzitsua den abantaila da hau, bateriaren bizitza areagotu eta kargatzearen maiztasuna txikitzen baititu.
 Inplementazio sinplifikatua: TDMAren denboran oinarritutako arkitekturak erabiltzaileen arteko sinkronizazio metodoak sinplifikatzen ditu. Erabiltzaileak kanal bera erabiltzeko txandakatzen direnez, sistemak era errazean kudeatzen ditu denbora eta koordinazioa. CDMAk, adibidez, metodo askoz konplexuagoak erabili behar ditu, haren seinaleek elkar zapaltzen baitute.
 Eskalagarritasuna: TDMA sistemak eraginkorki eskalatu daitezke erabiltzaile kopuru handietara. Erabiltzaile berriak sisteman sartuko balira denbora-bitarte gehigarriak sortuko lirateke sistemaren egituran aldaketa garrantzitsuak egin gabe, sarearen kapazitatearen zabaltzea erraztuz.
 Zerbitzu kalitatearen (QoS) hobekuntza: Erabiltzaileen sarbidea dinamikoki kudeatzeko gaitasunak zerbitzuaren kalitatea hobetu dezake. Atzerapen txikiagoa eta errendimendu altuagoa lor dezake praktika honek, erabiltzaileei komunikazio eraginkorra bermatuz.

 Desabantailak 

 Zaintza bitarteak: Bata bestearen alboan dauden denbora-bitarteen arteko interferentzia saihestearren zaintza bitarteak gehitu behar dira. Bitarte horiek 30 - 50 μs-koak  izaten dira, eta transmisioak elkar ez zapaltzeko erabiltzen diren bufferrak dira. Horien inplementazioa sistemaren errendimendua txikitzen du, zaintza bitarte horiek transmititzean denbora galtzen baita.
 Energia kontsumoa: Nahiz eta transmisoreak transmititzen ez duenean bere burua amatatzeko gaitasuna izan, zaintza tarteen erabilerak  bateria kontsumorako eragin negatiboa izan dezake. Erabiltzailea berriro konektatzearen sinkronizazio beharrak eta denbora tarteak kudeatzearekin lotutako gastu orokorrek energia gehiago kontsumitzea eragin dezakete, kanalera sartzeko erabiltzaile asko lehiatzen diren agertokietan batez ere. Hau kritikoa izan daiteke bateriadun gailu mugikorrentzat.
 Sinkronizazio erronkak: TDMAk erabiltzaileen arteko sinkronizazio zehatza behar du erabiltzaile bakoitzak dagokion denbora-bitartean transmititzen duela ziurtatzeko. Horrek sistemaren diseinua eta inplementazioan konplexutasuna eskatzen du, erabiltzaileak sartu eta ateratzen diren testuinguru dinamikoetan bereziki. Zenbat eta erabiltzaile gehiago sarean sartu, orduan eta zailagoa izango da sinkronizazioa mantentzea, komunikazio erroreak egoteko probabilitatea areagotuz.
 Datu-tasa mugatua: TDMAk datu-tasa ertainak lortzen ditu beste sarbide anizkoitza teknikekin konparatuz (CDMA, esaterako). Muga hori denbora-bitartearen iraupenak ezartzen du, tarte horretan datu kopuru jakin bat transmititu daitekeelako. Horren ondorioz, datu-tasa altuaren beharra duten erabiltzaileek abiadura baxuak izan ditzakete, errendimendu murriztua eta erabiltzailearen atsekabea lortuz.
 Sistema malgutasun mugatua: TDMAk malgutasun mugatua eskaintzen du erabiltzailearen alokatze eta datu transmisio tasari dagokionez. CDMAk ez bezala, banda zabaleraren erabilera dinamikoagoa eskaintzen duenak, TDMAren egitura finkoak baliabideen azpierabilera suposatu dezake.
 Eskalagarritasun murrizketak: Nahiz eta TDMAk erabiltzaile berriak sisteman sartzeko erraztasuna izan, eskalagarritasun hori sinkronizazioaz eta denbora-bitarteen iraupen finkoaz mugatuta dago. Erabiltzailearen eskakizunek gora egitekotan sistemak lehen zuen maila mantentzeko arazoak izango ditu.

 Erreferentziak 

 Ikus, gainera 

 Denbora-zatiketa bidezko multiplexazio
 Duplex (telekomunikazioa)

 Kanpo estekak 

  A comparison of CDMA and TDMA systems

Kategoria:Telekomunikazio teknikak
Kategoria:Sarbide kontrola
Kategoria:Multiplexazio