Технология TDMA

Один из таких терминов – TDMA, который является сокращением от английского «Time Division Multiple Access», что в дословном переводе обозначает «множественный доступ с разделением по времени». Так что же такое TDMA? Для того, чтобы понять суть этой технологии, следует рассмотреть классические беспроводные сети.

Простой пример, есть узел А и B. К обоим узлам подключены абоненты, оба узла имеют специальный буфер, в котором формируется очередь пакетов на отправку. Отправка пакетов осуществляется по порядку. При использовании такого варианта возможен целый ряд проблем. Один из абонентов может занять большую часть полосы пропускания, что приведет к снижению скорости у других абонентов и повышению латентности (задержек). Не исключены также и потери пакетов, например по TTL.

Чтобы такого не происходило, более сложные сетевые решения имеют специальный набор программных инструментов: шейперы, планировщики пакетов, приоритезация, QoS. Эти инструменты позволяют установить лимит пропускной способности для каждого пользователя, а также установить приоритезацию по типу трафика. Например, для сервисов VoIP устанавливается наивысший приоритет. Для работы такого механизма требуется большой объем оперативной памяти и достаточно мощный процессор. Помимо этого, существует проблема интерференции.

Технология TDMA позволяет устранить многие недостатки и реализовать более надежную работу всех узлов сети. Говоря простым языком, в основе TDMA лежит разделение полосы пропускания на временные слоты (Time Slot). В зависимости от количества конечных «клиентов», определяется количество слотов, а также их длительность.

В рамках выделенного времени (временного слота), клиент получает гарантированный полный доступ ко всей полосе пропускания, что обеспечивает высокую стабильность и надежность такого соединения. Данные разделяются на специальные блоки, которые в порядке очереди сортируются в буфере и поочередно заполняют временной слот. По истечении времени, передача прекращается, и после небольшого тайминга, наступает очередь передачи для другого, третьего клиента и так далее.

Длительность тайм-слота настолько короткая, что измеряется миллисекундами, поэтому с легкостью обеспечивает работу VoIP без задержек (аудио- и видеоконтент). Длительность тайм-слота зависит от многих факторов и параметров, как то количество абонентов и тип применяемого оборудования. Вариантов тут может быть множество – от самых простых, с несколькими клиентами и заканчивая более сложными системами с большим количеством клиентов.

Тайм-слоты могут быть применены не только для разных клиентов, но и для разных типов трафика. Например, для обеспечения стабильной работы мультимедийных голосовых и видеосервисов – такая возможность является своего рода альтернативой классическому QoS. В зависимости от конфигурации сети, одному клиенту может быть выделено несколько тайм-слотов. Например, базовая станция, которая одновременно обслуживает частный и корпоративный сектор. Для частного сектора можно выделить 1-2 слота на клиента, в зависимости от тарифного плана, в то время как для корпоративного клиента можно выделить большую гарантированную полосу пропускания в несколько временных слотов.

В целом, сохраняется ряд логических закономерностей:

• чем больше временных слотов – тем они короче и, следовательно, тем меньше будет скорость на одного клиента;
• с ростом количества клиентов, пропорционально возрастают задержки;
• чем слотов меньше – тем выше скорость на одного клиента;

Существуют также технологии FDMA и CDMA. Технология FDMA предполагает разделения на несколько частотных каналов, в то время как CDMA предполагает использование одного канала, но с разной кодовой модуляцией. Наибольший интерес представляет технология FDMA, которая базируется на разделении частот. Частично, TDMA использует принципы заложенные в FDMA.

Для лучшего понимания, рассмотрим два примера.

Вариант 1: имеется частотный канал с шириной 40 МГц, в пределах которого каждый Time Slot занимает всю ширину канала.

Вариант 2: имеется широкий частотный канал в 100 МГц, в пределах которого выделено несколько виртуальных логических каналов. Во избежание интерференции, между логическими каналами существует незаполненный узкий суб-канал, например в 5 МГц. В пределах каждого логического канала могут существовать свои независимые временные слоты. Например, в первом логическом канале – 4 абонента, во втором – 9.

Вариант 3: ситуация очень схожа со вторым примером; в более сложных и высокоуровневых сетях, клиент может иметь выделенные тайм-слоты в пределах разных логических частотных каналов, в зависимости от уровня текущей загрузки.

На текущий момент, технология TDMA является доминирующей в мобильных сетях GSM, что подтверждает высокую эффективность и надежность таких систем. В беспроводных сетях, предназначенных для передачи данных, технология TDMA успешно применяется в решениях от Ubiquiti, Mikrotik и ePMP.

Например, эта технология лежит в основе проприетарного протокола N-Streme (NV и NV2) от Mikrotik. На практике, вы, скорее всего, уже смогли убедиться в бесспорном преимуществе этих протоколов перед классическими беспроводными стандартами.

Компания Ubiquiti активно внедряет технологию TDMA в таких сетевых решениях, как airMAX и airFiber, предоставляя передовые возможности. Все модели airFiber, за исключением младшей airFiber AF-5X, могут использовать режим гибридного дуплекса, который одновременно сочетает в себе преимущества TDMA и FDMA, обеспечивая задержки «по воздуху», сравнимые с аналогичными при использовании оптоволокна.

Если вам необходимо построить надежную высокопроизводительную сеть, обслуживающую большое количество абонентов, устройства с TDMA станут лучшим выбором!