Введение
TDMA (Time Division Multiple Access) – метод организации множественного доступа к радиоканалу, при котором несколько абонентов разделяют одну несущую частоту, получая доступ к ней в строго выделенные, не перекрывающиеся временны́е интервалы (слоты). Устройство каждого абонента передаёт данные только в своём слоте и «молчит» в остальное время, слушая эфир.
TDMA является радиоинтерфейсом стандарта GSM (Global System for Mobile Communications) – первой цифровой технологии мобильной связи, завоевавшей доминирующее положение в мире в 1990-е годы. В Европе и России GSM/TDMA стал стандартом мобильной связи второго поколения (2G).
История и контекст
Стандарт GSM был принят Европейским институтом телекоммуникационных стандартов (ETSI) в 1987 году, первые коммерческие сети запущены в 1991–1992 годах. Россия запустила GSM в 1994 году (МТС, «ВымпелКом»). GSM использует комбинацию FDMA и TDMA: частотный спектр делится на каналы по 200 КГц (FDMA), каждый канал – на 8 тайм-слотов (TDMA), итого 8 разговоров на одной несущей.
TDMA конкурировал с CDMA (Code Division Multiple Access) в гонке стандартов 2G. IS-95 (cdmaOne) применялся преимущественно в США (Verizon, Sprint), GSM/TDMA победил в большинстве стран мира. В 3G роли поменялись: W-CDMA (UMTS) использует CDMA, хотя содержит элементы TDMA в структуре фрейма.
Как это работает
Структура фрейма GSM/TDMA:
- Один фрейм = 8 тайм-слотов, длительность фрейма = 4,615 мс.
- Каждый тайм-слот = 576,9 мкс, содержит 148 бит полезных данных + 8,25 бит защитного интервала (guard bits).
- Абонент GSM занимает один слот в каждом фрейме: скорость передачи ~22,8 Кбит/с для одного голосового канала.
Для защиты от интерференции GSM использует Frequency Hopping (прыжки по частоте): каждый фрейм несущая частота меняется по псевдослучайному закону.
Сравнение технологий радиодоступа: FDMA – деление по частоте (аналоговые сети), TDMA – по времени (GSM), CDMA – по кодам (CDMA2000, W-CDMA), OFDMA – ортогональное частотно-временное (LTE/4G, Wi-Fi).
Где применяется
- GSM (2G): мобильные сети второго поколения, доминировавшие до начала 2010-х.
- DECT (Digital Enhanced Cordless Telecommunications): беспроводные офисные и домашние телефоны.
- IS-136 (D-AMPS): американский стандарт TDMA, применявшийся AT&T Wireless до 2008 года.
- Спутниковые системы: VSAT-терминалы часто используют TDMA для организации разделённого доступа.
- Военные системы связи: тактические радиостанции с TDMA для защищённой связи в полевых условиях.
Преимущества и ограничения
Преимущества: цифровой сигнал обеспечивает лучшее качество голоса и устойчивость к помехам по сравнению с FDMA; возможность шифрования и сжатия данных; эффективное использование частотного ресурса.
Ограничения: требует точной тактовой синхронизации; проблема ближнего-дальнего (near-far problem) менее критична, чем в CDMA, но существует; постепенная замена сетей GSM/TDMA стандартами 3G/4G/5G с выключением 2G-сетей рядом операторов.
Связь с другими понятиями
TDMA строится на принципах TDM (Time Division Multiplexing), адаптированных для радиоканала. Мобильные сети GSM/TDMA используют инфраструктуру телекоммуникационного оборудования и телекоммуникационных услуг. Альтернативные технологии радиодоступа – CDMA и современный OFDMA (4G LTE). Биллинг абонентов TDMA-сетей обеспечивается системами telecom billing.