ما هي تقنية الوصول المتعدد بتقسيم الوقت TDMA

يُعتبر الوصول المتعدد بتقسيم الوقت “TDMA” بأنّه تقنية اتصالات هاتفية خلوية رقمية، حيث يسهل على العديد من المستخدمين مشاركة نفس التردد دون تداخل، كما تقسم “TDMA” الإشارة إلى فترات زمنية متنوعة وتزيد من سعة إرسال البيانات.

ما هو الوصول المتعدد بتقسيم الوقت TDMA؟

الوصول المتعدد بتقسيم الوقت “TDMA”: هو أسلوب تضمين رقمي يستخدم في الهاتف الخلوي الرقمي والاتصالات اللاسلكية المتنقلة، وهي إحدى طريقتين لتقسيم الطيف المحدود المتاح عبر قناة خلوية للتردد الراديوي “RF”.

يمكّن “TDMA” العديد من المستعملين من استخدام نفس التردد عن طريق تقسيم كل قناة خلوية إلى فترات زمنية مختلفة، كما يدعم التردد الفردي قنوات بيانات متعددة ومتزامنة، لذلك باستخدام “TDMA” ذي الفتحة المزدوجة، يمكن لاثنين من المستخدمين مشاركة نفس التردد، وباستخدام “TDMA” بثلاث فترات زمنية يمكن لثلاثة مستخدمين مشاركة نفس التردد.

• “TDMA” هي اختصار لـ “Time Division Multiple Access”.

• “RF” هي اختصار لـ “Radio frequency”.

أساسيات TDMA:

تُعد تقنية الوصول المتعدد بتقسيم الوقت “TDMA” تقنية معقدة؛ لأنّها تتطلب مزامنة دقيقة بين المرسل والمستقبل، كما يستعمل “TDMA” في أنظمة الراديو الرقمية المتنقلة، حيث تعمل المحطات المتنقلة الفردية بشكل دوري بتعيين تردد للاستعمال الحصري للفاصل الزمني.

في معظم الأحيان لا يتم تعيين النطاق الترددي للنظام بأكمله لفترة زمنية للمحطة، ومع ذلك فإنّ تردد النظام مجزئ إلى نطاقات فرعية، ويستعمل “TDMA” للنفاذ المتعدد في كل نطاق فرعي، كما تُعرف النطاقات الفرعية باسم ترددات الموجة الناقلة، ويُشار إلى النظام المحمول الذي يستخدم هذه التقنية باسم الأنظمة متعددة الموجات الحاملة.

في المثال السابق تمت مشاركة نطاق التردد من قبل ثلاثة مستعملين، ويتم تخصيص فترات زمنية محددة لكل مستخدم لإرسال البيانات واستلامها، وفي هذا المثال يرسل المستخدم “B” بعد المستخدم “A” ويرسل المستخدم “C” بعد ذلك، وبهذه الطريقة تصبح قوة الذروة مشكلة وأكبر بسبب اتصال الاندفاع.

آلية عمل TDMA:

في “TDMA” يُرسل المستخدمون في تتابع سريع ويستخدم كل منهم فترة زمنية خاصة به، وعملية النقل هذه سريعة للغاية، حيث يعتقد كل مستخدم أنّهم يشغلون نفس قناة التردد اللاسلكي في نفس الوقت، ومن خلال تخصيص مقدار منفصل من عرض النطاق الترددي لكل مستخدم يزيد “TDMA” من كمية البيانات التي يمكن نقلها عبر القناة، ومع تمكين المحادثات المتزامنة.

تستخدم جميع الأنظمة الخلوية “2G” تقريباً “TDMA”، بما في ذلك ما يلي:

• خدمة الهاتف المحمول الرقمية المتقدمة.

• النظام العالمي للاتصالات المتنقلة “GSM“.

• خلوي رقمي شخصي “PDC”.

• شبكة رقمية محسّنة متكاملة.

ملاحظة:“GSM” هي اختصار لـ “Global System for Mobile” و”PDC” هي اختصار لـ “personal digital cell”.

الاختلافات بين TDM وTDMA:

• “TDMA” ليس هو نفسه تعدد الإرسال بالتقسيم الزمني “TDM“، على الرغم من أنّ المفهومين غالباً ما يتم الخلط بينهما.

• العامل المشترك بين “TDM” و”TDMA” هو أنّ كل مستخدم يحصل على فترة زمنية يتم من خلالها إرسال بياناته، ومع ذلك في “TDMA” بمجرد انتهاء المستخدم من استخدام الفترة الزمنية الخاصة به يتم تحريرها، ويجب عليهم انتظار دورهم للإرسال مرة أخرى، وعلاوةً على ذلك قد يحصل المستخدم على فترة زمنية مختلفة في كل مرة يصل فيها إلى الشبكة الخلوية كما قد تأتي الإشارات متعددة الإرسال من مصادر أو أجهزة إرسال مختلفة.

• في “TDM” يتم تخصيص فتحة زمنية محددة دائماً للمستخدم حتى لو لم يستخدمها، وعلاوةً على ذلك تأتي الإشارات متعددة الإرسال من نفس العقدة المتنقلة.

ملاحظة:“TDM” هي اختصار لـ “Time-division multiplexing”.

الاختلافات بين TDMA وFDMA وCDMA:

مثل “TDMA” يكون “FDMA” هو أيضا ًبروتوكول توجيه، ولكن بخلاف “TDMA” يفصل “FDMA” القنوات الخلوية أي عرض النطاق الترددي حسب التردد وليس الوقت، كما يتم تخصيص نطاق تردد معين لكل محطة لإرسال البيانات، لذلك إذا أراد المستخدمون قناتين فسيحصلون على نطاقي تردد منفصلين.

في “FDMA” يتم فصل المحطات المختلفة ذات نطاقات التردد المختلفة بنطاقات صغيرة من نطاقات التردد غير المستخدمة أي نطاقات الحراسة لمنع التداخل بين المحطات، وعلى عكس “TDMA” فإنّ المزامنة ليست مطلوبة في “FDMA”، ومع ذلك فإنّ عيب “FDMA” هو أنّه يوفر كفاءة طاقة أقل، ويستخدم “FDMA” في الغالب في أنظمة “GSM” و”PDC”.

نظام تعدد إرسال بديل لـ “FDMA” و”TDMA” هو الوصول المتعدد بتقسيم الشفرة “CDMA”، حيث يأخذ “CDMA” النطاق الترددي المخصص بأكمله لخدمة معينة، ومعلومات تعدد الإرسال لجميع المستخدمين عبر نطاق الطيف في نفس الوقت، ويتيح “CDMA” لجميع المحطات نقل البيانات في وقت واحد دون الحاجة إلى تعدد إرسال على أساس التردد أو الوقت.

تتمثل أكبر مزايا “CDMA” في أنّها توفر معدلات بيانات عالية ومرنة للغاية، وعلاوةً على ذلك على عكس “TDMA” ولا يتطلب “CDMA” مزامنة، أمّا عيب “CDMA” هو أنّ المحطات المختلفة تشترك في كل من النطاق الترددي والوقت، ممّا يستلزم كلاً من نطاقات الحراسة ووقت الحراسة.

يُعد نظام “TDMA” متعدد الموجات الحاملة، ونطاق تردد “25 ميجاهرتز” يحتوي على عرض نطاق ترددي قدره “124 سلسلة فردية” أي ترددات الموجة الحاملة “200 لكل كيلو هرتز”، وتتضمن كل من قنوات التردد هذه على “8 قنوات” محادثة “TDMA”، وبالتالي فإنّ تتابع الفترات الزمنية والترددات المخصصة لمحطة متنقلة هو القنوات المادية لنظام “TDMA”، وفي كل فترة زمنية ترسل المحطة المتنقلة حزمة بيانات.

تخصص الفترة الزمنية المخصصة لفترة زمنية لمحطة متنقلة أيضاً عدد قنوات “TDMA” على تردد الموجة الحاملة، كما يتم ضم فترة الفترات الزمنية في إطار يسمى “TDMA”، وعادةً ما تحتاج إشارة “TDMA” المرسلة إلى تردد ناقل عرض نطاق أكبر من إشارة “FDMA”، ونظراً لاستخدام عدة مرات يجب أن يكون معدل البيانات الإجمالي أعلى.

• “FDMA” هي اختصار لـ “Frequency Division Multiple Access”.

• “CDMA” هي اختصار لـ “Code-division multiple access”.

مزايا TDMA:

• معدلات مرنة للرخص، فعلى سبيل المثال يمكن تخصيص عدة فتحات للمستخدم في كل فترة زمنية تترجم “32 كيلو بت في الثانية”، كما يتم تعيين فتحتين “64 كيلوبت في الثانية” للمستعمل لكل إطار.

• يمكن أن تصمد أمام حركة المرور العاصفة أو المتغيرة، ويمكن تغيير عدد الفواصل الزمنية المخصصة للمستخدم إطاراً بإطار، فعلى سبيل المثال فتحتان في الإطار 1 وثلاث فتحات في الإطار 2 وفتحة واحدة في الإطار 3 والإطار 0 للشقوق.

• لا يوجد شريط حماية مطلوب لنظام النطاق العريض.

• لا يوجد مرشح ضيق النطاق مطلوب لنظام النطاق العريض.

عيوب TDMA:

• تتطلب معدلات البيانات العالية لأنظمة النطاق العريض معادلة معقدة.

• بسبب وضع الرشقة، يلزم وجود عدد كبير من البتات الإضافية للمزامنة والإشراف.

• وقت الاتصال مطلوب في كل فترة زمنية لاستيعاب الوقت لعدم الدقة بسبب عدم استقرار الساعة.

• تعمل الإلكترونيات التي تعمل بمعدلات بت عالية على زيادة استهلاك الطاقة.

• يلزم إجراء معالجة معقدة للإشارة للمزامنة في فترات زمنية قصيرة.