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El acceso múltiple por división de tiempo ( TDMA ) es un método de acceso al canal para redes de medio compartido . Permite que varios usuarios compartan el mismo canal de frecuencia dividiéndolo en diferentes intervalos de tiempo. [ 1 ] Los usuarios transmiten en rápida sucesión, uno tras otro, cada uno utilizando su propio intervalo de tiempo. Esto permite que múltiples estaciones compartan el mismo medio de transmisión (por ejemplo, canal de radiofrecuencia) utilizando solo una parte de su capacidad de canal .
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 , hay varios transmisores.
El TDMA dinámico es una variante del TDMA que reserva dinámicamente un número variable de intervalos de tiempo en cada trama para flujos de datos con velocidad de bits variable, en función de la demanda de tráfico de cada flujo de datos.
TDMA se utiliza en sistemas celulares digitales 2G como el Sistema Global para Comunicaciones Móviles (GSM), IS - 136 , Personal Digital Cellular (PDC) e iDEN , en el Sistema de Identificación Automática Marítima [ 2 ] y en el estándar de Telecomunicaciones Inalámbricas Digitales Mejoradas (DECT) para teléfonos portátiles . Western Union utilizó TDMA por primera vez en sistemas de comunicación por satélite en su satélite de comunicaciones Westar 3 en 1979. Ahora se utiliza ampliamente en comunicaciones por satélite [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ], sistemas de radio de redes de combate y redes ópticas pasivas (PON) para el tráfico ascendente desde las instalaciones al operador.
En los sistemas de telefonía móvil
Características
- Comparte una única frecuencia portadora con varios usuarios.
- La transmisión no continua simplifica la transferencia.
- En TDMA dinámico, se pueden asignar ranuras bajo demanda.
- Control de potencia menos estricto que CDMA debido a la reducción de la interferencia intracelular.
- Mayor sobrecarga de sincronización que CDMA.
- Puede ser necesaria una ecualización avanzada para altas velocidades de datos si el canal es selectivo en frecuencia y crea interferencia entre símbolos.
- La respiración celular (el préstamo de recursos de células adyacentes) es más compleja que en CDMA.
- Complejidad de la asignación de frecuencia y ranura
- Envolvente de potencia pulsante: interferencia con otros dispositivos
Sistemas 2G
La mayoría de los sistemas celulares 2G, con la notable excepción de 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 mediante el envío de comandos de avance de tiempo desde la estación base, que indican al teléfono móvil cuándo y cuánto debe transmitir. Esto compensa el retardo de propagación de la luz entre el teléfono y la estación base. El teléfono móvil no puede transmitir durante toda su franja horaria; existe un intervalo de guarda al final de cada franja horaria. Cuando la transmisión entra en el período de guarda, la red móvil actualiza el avance de tiempo para sincronizar la transmisión.
La sincronización inicial de un teléfono requiere un procedimiento especial. Antes de que un móvil transmita, no hay forma de conocer el avance de tiempo necesario. Por esta razón, se dedica una ranura de tiempo 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 ranura de tiempo, tal como la recibe de la red. Si el móvil está cerca de la estación base, el retardo de propagación es corto y la comunicación puede iniciarse con éxito. Sin embargo, si el teléfono móvil está a más de 35 km de la estación base, el retardo hará que la transmisión llegue al final de la ranura de tiempo. En este caso, se le indicará al móvil que transmita sus mensajes casi una ranura de tiempo completa antes para que puedan recibirse en el momento adecuado. Finalmente, si el móvil está fuera del alcance de 35 km de la celda GSM, la transmisión llegará en una ranura de tiempo adyacente y se ignorará. Es esta característica, y no las limitaciones de potencia, la que limita el alcance de una celda GSM a 35 km cuando no se utilizan técnicas de extensión especiales. Sin embargo, al cambiar la sincronización entre el enlace ascendente y el enlace descendente en la estación base, se puede superar esta limitación. [ 7 ]
Sistemas 3G
En el contexto de los sistemas 3G, la integración del acceso múltiple por división de tiempo (TDMA) con el acceso múltiple por división de código (CDMA) y el dúplex por división de tiempo (TDD) en el Sistema Universal de Telecomunicaciones Móviles (UMTS) representa un enfoque sofisticado para optimizar la eficiencia del espectro y el rendimiento de la red. [ 8 ]
UTRA-FDD (dúplex por división de frecuencia) emplea CDMA y FDD, donde se asignan bandas de frecuencia separadas para las transmisiones de enlace ascendente y descendente. Esta separación minimiza la interferencia y permite la transmisión continua de datos en ambas direcciones, lo que la hace adecuada para entornos con cargas de tráfico equilibradas. [ 9 ]
Por otro lado, UTRA-TDD (dúplex por división de tiempo) combina CDMA con TDMA y TDD. En este esquema, se utiliza la misma banda de frecuencia tanto para el enlace ascendente como para el descendente, pero en momentos diferentes. Esta separación basada en el tiempo resulta particularmente ventajosa en escenarios con cargas de tráfico asimétricas, donde las tasas de datos para el enlace ascendente y descendente difieren significativamente. Al asignar dinámicamente ranuras de tiempo según la demanda, UTRA-TDD puede gestionar de manera eficiente patrones de tráfico variables y mejorar la capacidad general de la red. [ 9 ] [ 10 ]
La combinación de estas tecnologías en UMTS permite un uso más flexible y eficiente del espectro disponible, atendiendo a las diversas demandas de los usuarios y mejorando la adaptabilidad de las redes 3G a diferentes entornos operativos. [ 9 ]
En redes cableadas
El estándar ITU-T G.hn , que proporciona redes de área local de alta velocidad a través del cableado doméstico existente (líneas eléctricas, telefónicas y coaxiales), se basa en un esquema TDMA. En G.hn , un dispositivo maestro asigna oportunidades de transmisión sin contención (CFTXOP) a otros dispositivos esclavos de la red. Solo un dispositivo puede usar una CFTXOP a la vez, evitando así colisiones. El protocolo FlexRay , que también es una red cableada utilizada para comunicaciones críticas de seguridad en automóviles modernos, utiliza el método TDMA para el control de la transmisión de datos.
Comparación con otros esquemas de acceso múltiple
En los sistemas de radio, TDMA se suele utilizar 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, en GSM e IS-136. Las excepciones incluyen los sistemas microcelulares DECT y PHS ( Personal Handy-phone System ), la variante UMTS-TDD y el TD-SCDMA de China , que utilizan dúplex por división de tiempo, donde se asignan diferentes intervalos de tiempo para la estación base y los terminales en la misma frecuencia.
Una de las principales ventajas de TDMA es que la radio del teléfono móvil solo necesita escuchar y transmitir durante su intervalo de tiempo asignado. El resto del tiempo, el móvil puede realizar mediciones en la red, detectando transmisores cercanos en diferentes frecuencias. Esto permite traspasos seguros entre frecuencias , algo difícil en los sistemas CDMA, que no está soportado en absoluto por IS-95 y que se implementa mediante complejas adiciones al sistema en el Sistema Universal de Telecomunicaciones Móviles (UMTS). Esto, a su vez, permite la coexistencia de capas de microceldas con capas de macroceldas .
En comparación, CDMA admite la transferencia suave , que permite que un teléfono móvil se comunique con hasta 6 estaciones base simultáneamente, un tipo de transferencia en la misma frecuencia . Los paquetes entrantes se comparan en cuanto a calidad y se selecciona el mejor. La característica de respiración celular de CDMA , donde un terminal en el límite de dos celdas congestionadas no puede recibir una señal clara, a menudo puede anular esta ventaja durante los períodos de mayor tráfico.
Una desventaja de los sistemas TDMA es que generan interferencias en una frecuencia directamente relacionada con la duración de la ranura de tiempo. Este es el zumbido que a veces se escucha si un teléfono TDMA se deja cerca de una radio o altavoces. [ 11 ] Otra desventaja es que el tiempo muerto entre ranuras de tiempo limita el ancho de banda potencial de un canal TDMA. Esto se implementa, en parte, debido a la dificultad de asegurar que los diferentes terminales transmitan exactamente en los momentos requeridos. Los teléfonos móviles deben ajustar constantemente su sincronización para garantizar que su transmisión se reciba en el momento preciso, ya que, a medida que se alejan de la estación base, su señal tarda más en llegar. Esto también implica que los principales sistemas TDMA tienen límites estrictos en el 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 alcance admitido serían, en general, poco prácticos.
TDMA dinámico
En el acceso múltiple por división de tiempo dinámico ( TDMA dinámico ), un algoritmo de planificación reserva dinámicamente un número variable de intervalos de tiempo en cada trama para flujos de datos de velocidad de bits variable, en función de la demanda de tráfico de cada flujo de datos. El TDMA dinámico se utiliza en:
Véase también
- Duplex (telecomunicaciones) : comunicación que fluye simultáneamente en ambas direcciones.
- Enlace 16 : red de intercambio de datos tácticos militares de la OTAN que utiliza TDMA.
Referencias
- ↑ Guowang Miao ; Jens Zander; Ki Won Sung; Ben Slimane (2016). Fundamentos de redes de datos móviles . Cambridge University Press . ISBN 978-1107143210.
- ↑ "USCG Cómo funciona IAS" . Cómo funciona IAS . Consultado el 10 de marzo de 2025 .
- ↑ Maine, K.; Devieux, C.; Swan, P. (noviembre de 1995). Descripción general de la red de satélites IRIDIUM . WESCON'95. IEEE. pág. 483.
- ↑ Mazzella, M.; Cohen, M.; Rouffet, D.; Louie, M.; Gilhousen, KS (abril de 1993). Técnicas de acceso múltiple y utilización del espectro del sistema móvil satelital GLOBALSTAR . Cuarta Conferencia IEE sobre Telecomunicaciones 1993. IET. págs. 306–311 .
- ↑ Sturza, MA (junio de 1995). Arquitectura del sistema de satélites TELEDESIC . Conferencia Internacional de Satélites Móviles. Vol. 95. pág. 214.
- ↑ "Descripción general del sistema ORBCOMM" (PDF) .
- ↑ Motorola demuestra la capacidad GSM de largo alcance: 300 % más de cobertura con la nueva celda extendida , archivado del original el 19 de febrero de 2012.
- ↑ Jagannatham, Aditya K. (2016). Principios de los sistemas modernos de comunicación inalámbrica . McGraw-Hill Education. ISBN 9789339220037.
- 1 2 3 "Sistemas móviles 3G" (PDF) . Springer Nature . Springer, Boston, MA: 45–89 . 2002. doi : 10.1007/0-306-47795-5_3 . ISBN 978-0-306-47795-9.
- ↑ «ETSI TS 136 214 V14.3.0 (2017-10)» (PDF) .
- ↑ "Minimizar el ruido de zumbido GSM en teléfonos móviles" . EETimes. 20 de julio de 2009. Consultado el 22 de noviembre de 2010 .
- Gestión de recursos de radio
- control de acceso a los medios
