El acceso múltiple por división de tiempo ( TDMA ) es un método de acceso a canales para redes de medio compartido . Permite que varios usuarios compartan el mismo canal de frecuencia dividiendo la señal en diferentes franjas horarias. [1] Los usuarios transmiten en rápida sucesión, uno tras otro, cada uno utilizando su propio intervalo de tiempo. Esto permite que varias estaciones compartan el mismo medio de transmisión (por ejemplo, canal de radiofrecuencia) mientras utilizan solo una parte de su capacidad de canal . TDMA dinámico es una variante de TDMA que reserva dinámicamente un número variable de intervalos de tiempo en cada cuadro para flujos de datos de velocidad de bits variable, según la demanda de tráfico de cada flujo de datos.
TDMA se utiliza en los sistemas celulares digitales 2G como el Sistema Global para Comunicaciones Móviles (GSM), IS-136 , Personal Digital Cellular (PDC) e iDEN , y en el estándar de Telecomunicaciones Inalámbricas Digitales Mejoradas (DECT) para teléfonos portátiles . TDMA fue utilizado por primera vez en sistemas de comunicación por satélite por Western Union en su satélite de comunicaciones Westar 3 en 1979. Ahora se utiliza ampliamente en comunicaciones por satélite, [2] [3] [4] [5] sistemas de radio de red de combate y sistemas ópticos pasivos. Redes de red (PON) para el tráfico ascendente desde las instalaciones hasta el operador.
TDMA es un tipo de multiplexación por división de tiempo (TDM), con la particularidad de que en lugar de tener un transmisor conectado a un receptor , existen múltiples transmisores. En el caso del enlace ascendente desde un teléfono móvil a una estación base, esto resulta particularmente difícil porque el teléfono móvil puede moverse y variar el avance de tiempo necesario para que su transmisión coincida con la brecha en la transmisión de sus pares.
La mayoría de los sistemas celulares 2G, con la notable excepción del IS-95 , se basan en TDMA. GSM , D-AMPS , PDC , iDEN y PHS son ejemplos de sistemas celulares TDMA.
En el sistema GSM, la sincronización de los teléfonos móviles se logra enviando comandos de avance de tiempo desde la estación base que indican al teléfono móvil que transmita antes y en qué cantidad. Esto compensa el retraso en la propagación de la velocidad de la luz . El teléfono móvil no puede transmitir durante toda su franja horaria; hay un intervalo de guardia al final de cada franja horaria. A medida que la transmisión avanza hacia el período de guardia, la red móvil ajusta el avance del tiempo para sincronizar la transmisión.
La sincronización inicial de un teléfono requiere aún más cuidado. Antes de que un móvil transmita, no hay forma de saber el desplazamiento requerido. Por este motivo, hay que dedicar una franja horaria completa a los móviles que intentan contactar con la red; esto se conoce como canal de acceso aleatorio (RACH) en GSM. El móvil transmite al inicio de la franja horaria tal como lo recibe de la red. Si el móvil está cerca de la estación base, el retardo de propagación es corto y el inicio puede tener éxito. Si, por el contrario, el teléfono móvil se encuentra a poco menos de 35 km de la estación base, el retraso hará que la transmisión del móvil llegue al final de la franja horaria. En este caso, se indicará al móvil que transmita sus mensajes comenzando casi un intervalo de tiempo antes para que pueda recibirlos en el momento adecuado. Finalmente, si el móvil está más allá del alcance de 35 km de GSM, la transmisión llegará en un intervalo de tiempo vecino y será ignorada. Es esta característica, más que las limitaciones de potencia, la que limita el alcance de una célula GSM a 35 km cuando no se utilizan técnicas de extensión especiales. Sin embargo, cambiando la sincronización entre el enlace ascendente y el enlace descendente en la estación base, se puede superar esta limitación. [ cita necesaria ]
Aunque la mayoría de los principales sistemas 3G se basan principalmente en CDMA , [6] la duplexación por división de tiempo (TDD), la programación de paquetes (TDMA dinámica) y los esquemas de acceso múltiple orientados a paquetes están disponibles en forma 3G, combinados con CDMA para aprovechar los beneficios. de ambas tecnologías.
Mientras que la forma más popular del sistema UMTS 3G utiliza CDMA y duplexación por división de frecuencia (FDD) en lugar de TDMA, TDMA se combina con CDMA y duplexación por división de tiempo en dos UMTS UTRA estándar.
El estándar ITU-T G.hn , que proporciona redes de área local de alta velocidad a través del cableado doméstico existente (líneas eléctricas, líneas telefónicas y cables coaxiales) se basa en un esquema TDMA. En G.hn , un dispositivo "maestro" asigna "Oportunidades de transmisión sin contención" (CFTXOP) a otros dispositivos "esclavos" en la red. Sólo un dispositivo puede utilizar un CFTXOP a la vez, evitando así colisiones. El protocolo FlexRay , que también es una red cableada utilizada para comunicaciones críticas para la seguridad en los automóviles modernos, utiliza el método TDMA para el control de la transmisión de datos.
En los sistemas de radio, TDMA se utiliza generalmente junto con el acceso múltiple por división de frecuencia (FDMA) y el dúplex por división de frecuencia (FDD); la combinación se denomina FDMA/TDMA/FDD. Este es el caso, por ejemplo, tanto de GSM como de IS-136. Las excepciones a esto incluyen los sistemas microcelulares DECT y Personal Handy-phone System (PHS), la variante UMTS-TDD UMTS y el TD-SCDMA de China , que utilizan duplexación por división de tiempo, donde se asignan diferentes intervalos de tiempo para la estación base y teléfonos en la misma frecuencia.
Una ventaja importante de TDMA es que la parte de radio del móvil sólo necesita escuchar y transmitir en su propio horario. El resto del tiempo, el móvil puede realizar mediciones en la red, detectando transmisores circundantes en diferentes frecuencias. Esto permite traspasos seguros entre frecuencias , algo que es difícil en los sistemas CDMA, que no se admite en absoluto en IS-95 y se admite mediante adiciones complejas al sistema en el Sistema Universal de Telecomunicaciones Móviles (UMTS). Esto a su vez permite la coexistencia de capas de microcélulas con capas de macrocélulas .
CDMA, en comparación, admite "transferencia suave", que permite que un teléfono móvil esté en comunicación con hasta 6 estaciones base simultáneamente, un tipo de "transferencia de misma frecuencia". Se compara la calidad de los paquetes entrantes y se selecciona el mejor. La característica de "respiración celular" de CDMA, donde un terminal en el límite de dos celdas congestionadas no podrá recibir una señal clara, a menudo puede anular esta ventaja durante los períodos pico.
Una desventaja de los sistemas TDMA es que crean interferencias en una frecuencia que está directamente relacionada con la longitud del intervalo de tiempo. Este es el zumbido que a veces se puede escuchar si se deja un teléfono TDMA al lado de una radio o parlantes. [7] Otra desventaja es que el "tiempo muerto" entre intervalos de tiempo limita el ancho de banda potencial de un canal TDMA. Estos se implementan en parte debido a la dificultad de garantizar que diferentes terminales transmitan exactamente en los momentos requeridos. Los teléfonos que están en movimiento necesitarán ajustar constantemente sus tiempos para garantizar que su transmisión se reciba exactamente en el momento adecuado, porque a medida que se alejan de la estación base, su señal tardará más en llegar. Esto también significa que los principales sistemas TDMA tienen límites estrictos en cuanto al tamaño de las celdas en términos de alcance, aunque en la práctica los niveles de potencia necesarios para recibir y transmitir a distancias mayores que el rango admitido serían prácticamente poco prácticos de todos modos.
En el acceso múltiple por división de tiempo dinámico ( TDMA dinámico ), un algoritmo de programación reserva dinámicamente un número variable de intervalos de tiempo en cada cuadro para flujos de datos de velocidad de bits variable, según la demanda de tráfico de cada flujo de datos. TDMA dinámico se utiliza en