Ajajaotusega hulgipöördus

Multipleksimiseks nimetatakse mitme signaali või teabevoo viimist sellisele kujule, et neid saab samaaegselt edastada ühel signaalikandjal üheainsa liitsignaalina. Vastuvõtupoolel toimub signaalide üksteisest eraldamine ehk demultipleksimine.

Digitaalsignaalide puhul kasutatakse harilikult ajajaotusega multipleksimist ehk aegtihendust (TDM – Time-Division Multiplexing), kus mitut signaali edastatakse vaheldumisi, nö jupikaupa üle ühe ja sama kanali erinevates ajavahemikes. Aegmultipleksimine töötab nii, et peakanal jaotatakse ajaintervallideks ja seejärel edastatakse üht ja sama kanalit mööda informatsiooni, eraldades igaühele neist teatud ajaintervallid. Nii on võimalik ühel ja samal sagedusel tekitada mitu samaaegselt toimivat andmekanalit.

Signaali saatja sisendis jaotab multiplekser signaali osadeks ja suunab nad mööda ühte kanalit edasi. Seega sisaldab liitsignaal mitme saatja andmeid. Liini teises otsas sorteeritakse signaalid demultiplekseriga ja juhitakse vastavate kasutajateni. Kahesuunalises ribalaiusega sideliinis on vaja liini mõlemasse otsa multiplekserit ja demultiplekserit.

Paljude signaalide edastamine pikas liinis on tehniliselt keeruline. Aegmultipleksimise eeliseks on selle paindlikkus. Kui saadetavate signaalide hulk liinis muutub, siis viiakse läbi pidevad muudatused, et sättida paika ajaintervallid saadavaloleva ribalaiuse optimaalseks kasutuseks. Internet oma on sellest hea näide, sest seal on andmevahetuse maht pidevas muutumises.

Mitme andmevoo järjestikku saatmine ja seejärel tagasi mitmeks jaotamine

TDMA

Time Division Multiple Access ehk ajajaotusega hulgipöördus ehk TDMA on digitaalne juhtmeta andmeedastusviis, mis lubab erinevatel kasutajatel kasutada sidepidamiseks samu sagedusi, kasutades signaalide eristamiseks ajapilusid. Suurema andmehulga edastamiseks jagab TDMA iga kanali mitmeks piluks. Sellist andmeedastusviisi kasutab 2G-mobiilside nagu GSM (Global System for Mobile Communications – globaalne mobiilsidesüsteem). Peale GSM-i kasutatakse TDMA-d ka teistes teise generatsiooni (2G-) tehnoloogiates, näiteks DECT, PDC, iDEN ja satelliitsides.

TDMA on aegmultipleksimise tüüp, kus saatja pole konkreetse vastuvõtjaga ühenduses, vaid saatjaid on rohkem.

TDMA tehnoloogia oli varem populaarsem Euroopas, Jaapanis ja teistes Aasiamaades. CDMA oli rohkem kasutusel Ameerikas. Tänapäeval on mõlemad tehnoloogiad laialtlevinud kogu maailmas.

Eri andmeedastusviise võib võrrelda inimeste omavahelise suhtlusega, kes tahavad samaaegselt rääkida, kuid et seda võimaldada, peab olema võimalik eraldada igalt inimeselt tulnud informatsiooni selle inimese jaoks, kellel on seda vaja kuulda nii et teised rääkijad vastuvõtjat ei segaks.

Eri andmeedastusviise võib võrrelda inimeste omavahelise suhtlusega, kes tahavad samaaegselt rääkida, kuid et seda võimaldada, peab olema võimalik eraldada igalt inimeselt tulnud informatsiooni selle inimese jaoks, kellel on seda vaja kuulda, nii et teised rääkijad vastuvõtjat ei segaks.

1. Võimalik on rääkida eri sagedustel (frequency division multiple access ehk FDMA). Võrreldav erinevate ruumide piires inimeste suhtlemisega, kus üksteist kuulevad vaid samas ruumis olijad.
2. Võimalik on rääkida samal sagedusel, kuid eri aegadel (TDMA) (kui ruumis üks räägib, on teised vait; kõik räägivad kordamööda)
3. CDMA (Code division multiple access) – võrreldav inimeste rääkimisega samas ruumis ja samaaegselt, kuid eri keeltes.

TDMA omadused

TDMA eelised

• Kohaneb kergesti nii andmeedastuse kui ka kõnesidega.
• Võimeline toetama andmeedastuskiirusi 64 kbit/s kuni 120 Mbit/s.
• Võimaldab kasutajale teenuseid nagu faksimine, kõne, SMS, aga ka multimeedia ja videokonverents.
• Kuna TDMA tehnoloogia eraldab kasutajad aja järgi, pole samaaegsete ülekannete sekkumine võimalik.
• TDMA pakub kasutajatele pikemat aku eluiga, sest ta edastab vestluse ajal ainult osa ajast.
• TDMA on rahaliselt kõige kasulikum tehnoloogia analoogsüsteemidelt digitaalsele konverteerimisel.

TDMA puudused

• TDMA puuduseks on see, et kasutajal on eelhäälestatud ajapilu ja kui ta liigub ühest levialast teise, aga teises alas on kõik pilud täis, siis võib ühendus katkeda.
• TDMA on tundlik keskkonnas olevatele takistustele. See tähendab, et signaal läbib keskkonda takistuste tõttu erinevaid teid (peegeldumine, refraktsioon jne) pidi ja hilineb vastuvõtjasse, mistõttu kannatab signaali kvaliteet.

TDMA mobiilsidesüsteemides

TDMA struktuur, kus on näha, kuidas andmevoog jagatakse kaadriteks ja need omakorda ajapiludeks, mis määratakse konkreetsele kasutajale

2G-süsteemid

Kui esimese põlvkonna mobiilside oli analoogside, siis teise põlvkonna mobiilsides toimub kõnesignaali edastamine digitaalselt. Kuna aga sidetehnoloogiana kasutatakse ka siin kanalikommutatsiooni (Circuit-switching), võimaldab 2G edastada ainult digitaalset kõnesignaali ja abiinfot, andmesidevõimalust see ei paku. Mõnes 2G-süsteemis, näiteks GSM, on ka lühisõnumite (SMS-sõnumite) vahetamise võimalus.

Sõltuvalt kasutatavast multipleksimismeetodist võib 2G-tehnoloogia olla kas TDMA-põhine (enamjaolt) või CDMA-põhine.

Peamised 2G-standardid on järgmised:

• GSM (TDMA-põhine), kasutusel Euroopas ja mujal maailmas;
• iDEN (TDMA-põhine), kasutusel Nexteli privaatvõrgus USA-s;
• IS-136 ehk D-AMPS (TDMA-põhine), mida USA-s nimetatakse lihtsalt TDMA. Kasutusel Põhja- ja Lõuna-Ameerikas;
• IS-95 ehk cdmaOne (CDMA-põhine), mida USA-s nimetatakse lihtsalt CDMA. Kasutusel Põhja- ja Lõuna-Ameerikas ning mõnes Aasia riigis;
• PDC (TDMA-põhine), kasutusel ainult Jaapanis.

GSM-süsteem kombineerib TDMA-d sageduse hüpitamise meetodiga (spektrilaotusmeetod, kus signaali ülekandmisel toimub kandevsageduse kiire muutmine, nii et ühe signaali ülekandeks kasutatakse paljusid sageduskanaleid), et vähendada raadiohäireid.

GSM-süsteemis on vajalik saavutada telefonide vahel sünkroonimine. Selleks saadetakse jaamast telefoni ajastamise informatsioon, et telefon teaks, kui palju varem signaali edastada. Taoline meetod kompenseerib signaali hilinemise, mis tuleneb raadiolainete valguse kiirusel läbi keskkonna levimisest. Mobiiltelefonil pole lubatud edastada kogu ajapilu vältel. Ajapilu lõpus on kaitseintervall, et ülekanded ei segaks teineteist. Kui edastamine jääb pilu lõppu, siis mobiilivõrk sätib aja vastavalt, et edastamine oleks sünkroonitud.

Esialgne sünkroonimine on natuke keerulisem. Enne kui telefon signaali edastab, pole teada, kas aega üldse on vaja kompenseerida. Seepärast on mobiilidele vaja terve ajapilu pühendada ainuüksi võrguga ühenduse saamiseks. Mobiil üritab eetrisse pääseda ajapilu alguses. Kui mobiil asub tugijaama kõrval, siis pole hilistumist ja kõne õnnestub. Kui aga mobiil asub natuke lähemal kui 35 km tugijaamast, siis jõuab telefon hilistumise tõttu eetrisse ajapilu lõpus. Sellisel juhul kästakse mobiilil oma sõnum edastada terve pilu võrra varem kui peaks. Kui aga mobiil asub kaugemal kui 35 km tugijaamast, siis on hilistumine nii suur, et seda ignoreeritakse. Just seepärast (mitte signaali edastamise võimsuse tõttu) on GSM-i levikaugus piiratud 35 km raadiusega, kui pole kasutatud erilist leviala suurendavat tehnikat. Seda piirangut on aga võimalik suurendada, muutes üleslingi ja allalingi vahelist sünkroonimist.

3G-süsteemid

Kolmanda põlvkonna laiaribaline mobiilside tehnoloogia on andmeedastuskiirusega kuni 2 Mbit/s. 3G teine nimetus on UMTS (Universal Mobile Telecommunications System). Peale kõne- ja andmeside võimaldab 3G-tehnoloogia edastada ka audio- ja videoinformatsiooni mobiilseadmetele üle kogu maailma läbi statsionaarsete, mobiil- ja satelliitsidesüsteemide.

Kolmanda põlvkonna mobiilside tehnoloogiaid on mitu ning eri maades kasutatakse eri tehnoloogiaid. Kuigi enamik 3G-süsteemidest põhineb GSM-i rivaalil CDMA-l, on ka TDMA kasutusel. TDMA-d kasutatakse enamasti 3G-süsteemides kombineerituna CDMA ja TDD-ga (time division duplexing – ajajaotus-dupleksimine), et ära kasutada kõikide tehnoloogiate parimaid omadusi.

TDMA võrdlus teiste hulgipöördussüsteemidega

TDMA on raadiosüsteemides tavaliselt kasutusel koos FDMA ja FDD-ga (frequency-divison duplex – sagedusjaotusega dupleksimine). Seda kombinatsiooni tähistatakse FDMA/TDMA/FDD. Seda kasutatakse näiteks GSM- ja IS-136 (D-AMPS – digitaalne täiustatud mobiilsideteenus) süsteemides. Erandiks on süsteemid, kus kasutatakse ajajaotus-dupleksimist.

TDMA hea omadus on, et mobiili saatja/vastuvõtja peab ainult töötama kindlal ajahetkel oma ajapilus. Ülejäänud aja saab mobiil teha telefonivõrgu mõõtmisi, tuvastades ümbruses olevaid erinevatel sagedustel töötavaid saatjaid. See lubab ohutut ühelt sageduselt teisele üleminekut, mis näiteks CDMA süsteemi jaoks on väga keeruline ja mida IS-95 (Interim Standard 95 – mobiilside teise põlvkonda kuuluv kitsaribaline CDMA tehnoloogia Ameerika Ühendriikides) süsteem üldse ei toeta. UMTS (Universal Mobile Telecommunications System – universaalne mobiilsidesüsteem) toetab seda ainult tänu keerukatele lisasüsteemidele.

TDMA puuduseks on häired sagedusel, mis on otseselt seotud ajapilu pikkusega. See on mõnikord kuuldav pininana, kui jätta TDMA telefon raadio või kõlarite lähedusse. Üheks puuduseks on veel n-ö surnud aeg pilude vahel, mis piirab TDMA kanali ribalaiust. Neid rakendatakse osaliselt seetõttu, et on raske tagada täpset edastamise ajastust. Mobiiltelefonid, mis kogu aeg liiguvad, peavad pidevalt sättima ajastust, et ülekanne toimuks täpselt õigel ajal. Kui mobiilsed seadmed tugijaamas kaugemale liiguvad, siis pikeneb ka signaali kohalejõudmise aeg.

Vaata ka

• Aegmultipleksimine (TDM)
• CDMA
• FDMA