TDMA (Time Division Multiple Access) - параллельный доступ с распределенным временем (Time division multiple access, TDMA) - это цифровая технология передачи сигнала, позволяющая получать доступ к одному радиочастотному каналу большому числу пользователей одновременно. При этом не происходит интерференции, поскольку каждому пользователю в пределах каждого канала выделяются уникальные тайм-слоты (промежутки времени).

Для обеспечения совместимости с AMPS в спецификации TDMA/IS-136 используется несущая полоса шириной в 30 кГц, в которой организовано три слота. В отличие от систем, основанных на распределении частот, все абоненты системы TDMA работают в одном и том же диапазоне частот, но при этом каждый имеет ограничения доступа по времени.

Цифровая схема передачи TDMA выделяет три сигнала в каждом канале. Нынешний стандарт TDMA для сотовых сетей разделяет один канал на шесть тайм-слотов, причем каждый сигнал использует два слота, что обеспечивает существенный выигрыш в емкости, по сравнению с AMPS (улучшенным сервисом мобильной связи, advanced mobile-phone service).

 Каждому абоненту назначается определенный тайм-слот для передачи сигнала. После того, как один абонент завершает разговор, разрешение передается следующему и т.д.

История
В июне 1998 года Ассоциацией телекоммуникационной промышленности было принято решение о создании стандарта для пакетной передачи данных TDMA, на основе технологии GPRS. Такой стандарт должен был дать существенные экономические преимущества для дальнейшей разработки и производства как мобильных станций, так и оборудования инфраструктуры сетей.

Спецификации TDMA/IS-136 были определены с целью конвертирования широко распространенного в Америке аналогового стандарта AMPS (Advanced Mobile Phone Service) в цифру. Однако IS-136 ни в коем случае нельзя считать тупиковой ветвью развития сотовой связи. Так же как и в GSM, в этом стандарте предусмотрены последовательные шаги по переходу к системе третьего поколения: GPRS, EDGE и т.д.

Краткое описание
Индустрия мобильной связи еще в начале 80-х начала производить переоборудование существующих аналоговых сетей в цифровые, желая добиться улучшения их емкостных характеристик.

В 1989 году Ассоциация сотовой телекоммуникационной промышленности (Cellular Telecommunications Industry Associations, CTIA) отдала предпочтение методу TDMA, перед методом параллельного доступа с распределенной частотой от Motorola (FDMA) (в настоящее время известному как сервис узкополосной аналоговой мобильной связи NAMPS), в качестве технологии для существующих рынков сотовой связи, работающих на полосах в 800 МГц и для развивающихся рынков, использующих полосы в 1.9 МГц.

С развитием конкуренции между технологиями, и с учетом все большего распространения GSM, CTIA решила позволить поставщикам услуг самостоятельно выбирать предпочтительную для них технологию.

Две основные (конкурирующие) системы, работающие на основе распределения радиочастот - это TDMA и CDMA. CDMA является технологией распределенного спектра, позволяющей расщеплять частоты для их одновременного многолучевого использования. CDMA кодирует каждый цифровой пакет, присваивая ему уникальный ключ при пересылке. Приемник CDMA дает отклик только в ответ на соответствующий ключ и способен различить и демодулировать ассоциированный сигнал.
Благодаря своей совместимости с европейским стандартом GSM, японскими цифровыми сетями JDC и североамериканскими цифровыми стандартами сотовой связи NADC, технология TDMA и ее варианты являются в настоящее время технологиями, которым отдают предпочтение многие операторы по всему миру. Однако в течение последних нескольких лет мировое сообщество сотовой связи сотрясают непрекращающиеся горячие дебаты об относительных преимуществах и недостатках TDMA и CDMA, по сравнению друг с другом.

Система TDMA предназначена для работы с широким спектром сотового оборудования и в самых различных условиях, благодаря удобству использования очень компактных телефонов, поддерживающих данный стандарт, как в офисах и бизнес-центрах, так и во время поездок пользователей, имеющих возможность свободно перемещаться по всему миру.

TDMA также поддерживает большое количество разнообразных сервисов, ориентированных на конечного пользователя, таких как передача голосовых и факсимильных сообщений, сервис SMS. Технология TDMA предлагает гибкий эфирный интерфейс, демонстрируя свои исключительные эксплуатационные качества вкупе с высокой емкостью, широким охватом, неограниченной поддержкой свободно перемещающихся абонентов и с большим многообразием других современных сервисов.

Преимущества цифрового стандарта
Все методы параллельного доступа основаны на цифровых технологиях. Цифровые технологии являются в настоящее время признанным стандартом для общественных систем телефонной связи, где все аналоговые сигналы конвертируются при передаче в цифровые формы. Цифровые технологии имеют ряд преимуществ перед аналоговыми, поскольку:
· Позволяют экономично использовать ширину полосы;
· Дают возможность свободной интеграции с устройствами персональных коммуникационных систем (PCS);
· Сохраняют превосходное качество воспринимаемого звука при передаче на большие расстояния;
· Обеспечивают высокий уровень защиты;
· Могут использовать передатчики с более низкой средней мощностью;
· Могут использоваться более компактные и менее дорогие индивидуальные приемники и передатчики;
· Дают возможность конфиденциальности разговоров.

Как работает TDMA
В основе действия TDMA лежит конвертирование аудио-сигнала в цифровой сигнал; этот сигнал затем разделяется на некоторое число пакетов длительностью в несколько миллисекунд каждый. На короткий промежуток времени назначается один частотный канал, а затем происходит переброска сигнала на другой канал. Цифровые фрагменты из одного передатчика занимают различные тайм-слоты в нескольких полосах одновременно.

В используемом в TDMA методе доступа три пользователя одновременно делят несущую частоту в 30 кГц. Как упоминалось выше, метод доступа на основе TDMA используется также в европейском цифровом стандарте GSM, а также в японском цифровом стандарте.

Основанием для выбора TDMA в качестве основного метода во всех этих стандартах послужило то, что TDMA обеспечивает возможность осуществления в операционных системах усовершенствованных сотовых сетей или в персональных системах PCS некоторые действительно важные функции. В настоящее время TDMA является доступной, одобренной к применению технологией, коммерчески используемой во многих системах.

Используемые в настоящее время системы дают возможность 6-кратного уплотнения сигнала (повышения емкости). В будущем, с внедрением иерархических сот, "интеллектуальных" антенн и адаптивного назначения каналов, емкость данных сетей будет 40-кратно превышать емкость аналоговых каналов.

Преимущества TDMA
Кроме повышенной эффективности передачи сигнала, TDMA предлагает целый ряд преимуществ, по сравнению с другими стандартными сотовыми технологиями.

Первым и основным является то, что метод TDMA может быть легко адаптирован как к передаче данных, так и к голосовой коммуникации. TDMA обеспечивает возможность поддержки скорости передачи данных от 64 кбит/с до 120 Мбит/с.

Это позволяет операторам предлагать абонентам персональные коммуникационные сервисы, включая факсимильную связь, SMS, голосовую почту, а также такие приложения, как мультимедийные сервисы и видеоконференции.

В отличие от методов с распределенным спектром, при которых качество связи может страдать из-за интерференции сигналов от различных пользователей, находящихся на одной и той же частотной полосе и передающих в одно и то же время, технология TDMA, которая разделяет пользователей во времени, гарантирует, что передаваемые ими сигналы не будут подвержены интерференции с другими сигналами, передающимися в это же время.

Другим важным для пользователей преимуществом, обеспечиваемым TDMA, является продленное время работы телефонов в режиме ожидания и в режиме разговора, поскольку при использовании описываемой технологии мобильные телефоны находятся в состоянии работы только часть общего времени разговора (от 1/3 до 1/10 всего разговора).

Внедрение TDMA дает возможность значительной экономии при оборудовании базовых станций и при поддержке, а также в плане использования пространства.

TDMA - наиболее экономичный по стоимости вариант для конвертирования текущих аналоговых систем в цифровые. TDMA является единственной технологией, дающей возможность по-настоящему эффективно использовать иерархические сотовые структуры (HCSs), содержащие пико, микро, и макросоты.

Структуры HCSs обеспечивают возможность покрытия для систем, предназначенных для поддержки специфического трафика и для специфических сервисных нужд. При использовании такого подхода может быть достигнуто более чем 40-кратное повышение емкости систем, по сравнению с емкостью, предлагаемой AMPS, причем экономичным по стоимости методом.

Благодаря своей естественной совместимости с аналоговыми системами FDMA, технологии TDMA дают возможность "совместимости" всех услуг, при условии использования мобильных телефонов, работающих в обоих режимах.

Двойная полоса 800/1900 МГц обеспечивает следующие конкурентные преимущества:
· Абонентам, пользующимся обеими полосами, обеспечиваются идентичные приложения и сервисы повсюду.
· Поставщики услуг могут использовать одни и те же коммутаторы для сервисов при 800 и 1900 МГц.
· "Бесшовная" связь между 800- и 1900-МГц сетями через телефоны, работающие в обоих режимах/ на обеих полосах.
· При использовании телефонов, работающих в обоих режимах, на обеих полосах, абоненты на канале TDMA 1900 могут производить хэндовер (передачу сигнала между полосами) - как к каналу TDMA на полосе 800 МГц и от него, так и к аналоговому каналу AMPS и от него.

Недостатки TDMA
Одним из существенных недостатков TDMA является то, что каждый пользователь имеет предварительно заданный тайм-слот. Однако пользователи, переходящие в процессе разговора от одной сотовой ячейки к другой не имеют возможности сохранять назначенный тайм-слот. Таким образом, если все тайм-слоты в следующей соте в текущий момент времени оказываются занятыми, то разговор может быть прерван.

Подобным же образом, если все тайм-слоты в конкретной соте, в которой пользователю случилось находиться в текущий момент времени, оказываются занятыми, пользователь не имеет возможности принять звонок.

Другой проблемой, связанной с TDMA, является то, что можно назвать многоканальным искажением. Сигнал, приходящий с вышки на мобильный телефон, может поступать с любого из нескольких направлений.

До того, как сигнал достигнет абонента, он может успеть отразиться от нескольких зданий и объектов, что может вызвать интерференцию - помехи.

Одним из путей предотвращения такой интерференции является задание в системе ограничений по времени. Система будет принимать, обрабатывать и передавать сигнал в пределах строго определенного промежутка времени. После истечения назначенного предела времени система будет игнорировать сигналы.

Однако надо иметь в виду, что все сотовые архитектуры, основаны ли они на микросотах или макросотах - имеют свой собственный уникальный набор проблем, влияющих на распространение сигнала.