Μάθηµα 11 ο : Πολλαπλή πρόσβαση µε διαίρεση χρόνου (ΤDMA, time division multiple access) Στόχοι: Στο τέλος αυτού του µαθήµατος ο σπουδαστής θα γνωρίζει: Τa λειτουργικά χαρακτηριστικά της τεχνικής TDMA Τη δοµή του πλαισίου TDMA Τις τεχνικές συγχρονισµού των επίγειων σταθµών ενός δικτύου ΤDMA Τα βασικά πλεονεκτήµατα και µειονεκτήµατα της τεχνικήςτdma Στην TDMA κάθε επίγειος σταθµός αποστέλλει ριπές φέροντος (bursts) σε προκαθορισµένα χρονικά διαστήµατα. Όλες οι ριπές έχουν το ίδιο φασµατικό εύρος και καταλαµβάνουν όλο το εύρος ζώνης του δορυφορικού επαναλήπτη. Βασική απαίτηση του συστήµατος TDMA είναι ο ακριβής συγχρονισµός µεταξύ των επίγειων σταθµών και του δορυφορικού αναµεταδότη, έτσι ώστε να µην συµβαίνουν αλληλεπικαλύψεις µεταξύ των σηµάτων που εκπέµπονται από διαφορετικούς σταθµούς. Μάθηµα 11 1
Πολλαπλή πρόσβαση µε διαίρεση χρόνου (TDMA) Τ b : χρονική διάρκεια πλαισίου Τ b : χρονική διάρκεια ριπής Α Β C Eκποµπή αναφοράς Λήψη Μάθηµα 11 2
Tυπική δοµή TDMA πλαισίου Πλαίσιο (frame), T f αναφοράς Α Β C N Xρόνος ασφαλείας CBR UW C CBR UW C Τµήµα Τµήµα εποπτείας εποπτείας Τµήµα πληροφορίας Τµήµα πληροφορίας CBR UW C CBR UW C Dn Dn : Χρονική διάρκεια πλαισίου Τ CBR: f : Χρονική διάρκεια πλαισίου Χρονισµός bit και ανάκτηση φέροντος CBR: Χρονισµός bit και ανάκτηση φέροντος UW: Xαρακτηριστική λέξη (συγχρονισµός και καθορισµός φάσης) UW: Xαρακτηριστική λέξη (συγχρονισµός και καθορισµός φάσης) C: Bits ελέγχου (τηλεφωνία, telex και σηµατοδοσία µεταξύ των σταθµών ) C: Bits ελέγχου (τηλεφωνία, telex και σηµατοδοσία µεταξύ των σταθµών ) Dn : Τµήµα της ριπής που προορίζεται για συγκεκριµένο σταθµό λήψης n Dn : Τµήµα της ριπής που προορίζεται για συγκεκριµένο σταθµό λήψης n Μάθηµα 11 3
Βασικές λειτουργίες ενός τερµατικού σταθµού TDMA ΥΠΗΡΕΣΙΕΣ ΥΠΗΡΕΣΙΕΣ ΕΠΙΓΕΙΟΥ ΕΠΙΓΕΙΟΥ ΙΚΤΥΟΥ ΙΚΤΥΟΥ ΜΟΝΑ ΕΣ ΜΟΝΑ ΕΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΣΗΜΑΤΟΣ ΣΗΜΑΤΟΣ ΜΟΝΑ ΕΣ ΜΟΝΑ ΕΣ ΠΟΛΛΑΠΛΗΣ ΠΟΛΛΑΠΛΗΣ ΠΡΟΣΒΑΣΗΣ ΠΡΟΣΒΑΣΗΣ MOD MOD IF/RF IF/RF Τηλεφωνία Data Data Επίγειο δίκτυο Πολυπλεξία & αποπολυπλεξία DSI DSI Καταστολή ηχούς ηχούς ιόρθωση λαθών λαθών Υποσύστηµα διασύνδεσης µε το επίγειο δίκτυο Αποθήκευση ριπής ριπής Έλεγχος συγχρονισµού Scrambling & descrambling Aπαίτηση κυκλώµατος Τερµατικό TDMA DEMOD HPA HPA ιπλέκτης LNA LNA RF/IF RF/IF Eπεξεργασία RF Εξοπλισµός επίγειου σταθµού Μάθηµα 11 4
Συγχρονισµός Συγχρονισµός είναι η διαδικασία µε την οποία ελέγχονται οι ριπές TDMA των διαφόρων επίγειων σταθµών (B 0,..,B n ) έτσι ώστε να παραµένουν µέσα στις προκαθορισµένες χρονοθυρίδες και να µην αλληλοπαρεµβάλλονται. Κάθε ριπή πρέπει να φτάνει στο δορυφόρο µε συγκεκριµένη χρονική καθυστέρηση (τ n ) σε σχέση µε τη ριπή αναφοράς (B 0 ) που εκπέµπεται από το σταθµό αναφοράς (reference station). Aυτή η καθορισµένη χρονική σειρά άφιξης των διαφόρων ριπών θα πρέπει να διατηρείται παρά τις όποιες αποκλίσεις του δορυφόρου από τη γεωστατική του τροχιά. Αρχή πλαισίου Χρονική καθυστέρηση τ n R n /c... Β n ορυφόρος Απόσταση R n αναφοράς Β n n t n,t Χρόνος ιάγραµµα ιάγραµµα χρόνου-απόστασης στο στο οποίο οποίο παρουσιάζεται παρουσιάζεται η η διαδικασία διαδικασία του του συγχρονισµού συγχρονισµού Μάθηµα 11 5
O συγχρονισµός επιτυγχάνεται µε τη γνώση του χρόνου έναρξης του πλαισίου εκποµπής t n,t, οοποίος προκύπτει εισάγοντας µια χρονική καθυστέρηση Τ n σε σχέση µε το χρόνο λήψης της ριπής του σταθµού αναφοράς t n,r. Η καθυστέρηση αυτή δίνεται από τη παρακάτω σχέση: Τ n = mt f -2 R n /c Απόσταση n T f Αρχή πλαισίου πρόσβασης ορυφόρος...... Β n R n n Β n R n /c T n t n,r t n,t Χρόνος ιάγραµµα χρόνου/απόστασης στο οποίο παρουσιάζεται η σχέση µεταξύ των χρόνων έναρξης πλαισίου εκποµπής (t n,t ) και λήψης (t n,r ) για ένα σταθµό n. Μάθηµα 11 6
Oι µέθοδοι συγχρονισµού διακρίνονται σε δύο κατηγορίες ανάλογα µε τον τρόπο που καθορίζεται η χρονική καθυστέρηση Τn. Συγχρονισµός κλειστού βρόγχου Ο επίγειος σταθµός προσδιορίζει τη θέση της δικής του ριπής σε σχέση µε τη ριπή του σταθµού αναφοράς, υπολογίζει τα σφάλµα θέσης της ριπής, e n, και στη συνέχεια υπολογίζει την καινούργια καθυστέρηση: Τ n = T n -e n Συγχρονισµός ανοικτού βρόγχου Στη µέθοδο αυτή δεν απαιτείται να λαµβάνει ο επίγειος σταθµός τη ριπή που εκπέµπει. Η χρονική καθυστέρηση υπολογίζεται από ακριβείς µετρήσεις της απόστασης R n µεταξύ του δορυφόρου και του επίγειου σταθµού. Η µέθοδος συγχρονισµού ανοικτού βρόγχου σ ένα δίκτυο πολλαπλής πρόσβασης TDMA δεν προσφέρει την υψηλή ακρίβεια της µεθόδου κλειστού βρόγχου, αλλά παρουσιάζει το πλεονέκτηµα των απλούστερων και φθηνότερων τερµατικών σταθµών. Μάθηµα 11 7
Πλεονεκτήµατα και µειονεκτήµατα της TDMA Πλεονεκτήµατα εν υπάρχουν προϊόντα ενδοδιαµόρφωσης και κατά συνέπεια ο ενισχυτής του δορυφορικού επαναλήπτη µπορεί να λειτουργλησει στην περιοχή κόρου, παρέχοντας τη µέγιστη δυνατή ισχύ φέροντος στη downlink ζεύξη. εν απαιτείται ακριβής έλεγχος της ισχύος των εκπεµποµένων φερόντων από τους επίγειους σταθµούς Oι επίγειοι σταθµοί ενός δικτύου TDMA εκπέµπουν και λαµβάνουν στην ίδια συχνότητα, γεγονός που οδηγεί στη χρήση απλούστερων κυκλωµάτων RF Όλες οι προηγµένες δυνατότητες που παρέχουν οι ψηφιακές τεχνικές µπορούν να χρησιµοποιηθούν. Το πλάνο λειτουργίας ενός δικτύου TDMA µπορεί εύκολα να τροποποιηθεί. Μειονεκτήµατα Ο συγχρονισµός που απαιτείται στην TDMA σε παγκόσµιο επίπεδο αυξάνει την πολυπλοκότητα και το κόστος των επίγειων σταθµών. Απαιτείται αυξηµένη ισχύς εκποµπής λόγω του υψηλού ρυθµού µετάδοσης bit ριπών, σε σχέση µε τις µεθόδους συνεχούς πρόσβασης( π.χ. FDMA). Μάθηµα 11 8