F Mật độ phổ cụng suất Băng thụng của bộ chuyển tiếp Tần số F Phớa thu Phớa phỏt TB TF Cỏc trạm A,B,C
Hỡnh 2.8. Hoạt động của một mạng theo nguyờn lý TDMA
Hỡnh 2.8. chỉ ra hoạt động của một mạng theo nguyờn lý (TDMA). Cỏc trạm mặt đất phỏt một cỏch giỏn đoạn trong khoảng thời gian TB. Truyền dẫn này gọi là truyền dẫn từng khối (burst). Một khối truyền được chốn vào trong cấu trỳc giới hạn thời gian TF gọi là chu kỳ một khung và điều này tương ứng với cấu trỳc thời gian tuần hoàn trong tất cả cỏc trạm phỏt. Mỗi súng mang mụ tả một khối chiếm tất cả cỏc dải thụng của kờnh. Vỡ vậy một kờnh chỉ mang một súng mang tại một thời điểm.
2.6.3.1. Tạo khối bit
Khối bit tương ứng với việc chuyển lưu lượng từ một trạm đang xem xột. Việc chuyển này cú thể thực hiện theo phương phỏp “mỗi súng mang trờn một tuyến”;
trong trường hợp này, trạm sẽ phỏt đi N-1 khối trong một khung, trong đú N là số lượng cỏc trạm trong mạng và số lượng cỏc khối P trong khung sẽ là P=N(N-1). Với phương phỏp “mỗi súng mang trờn một trạm”, trạm sẽ phỏt đi một khối duy nhất mỗi khung và số lượng cỏc khối P trong khung sẽ bằng N. Do vậy, mỗi khối sẽ di chuyển trong dạng cỏc khối con của lưu lượng giữa hai trạm. Do giảm bớt lưu lượng thoỏt của kờnh khi số lượng cỏc khối tăng lờn cho nờn núi chung phương phỏp “mỗi súng mang trờn một trạm” vẫn được sử dụng.
Trạm mặt đất thu được thụng tin dưới dạng một dũng nhị phõn liờn tục cú tốc độ Rb từ giao diện mạng hoặc một giao diện khỏch hàng. Thụng tin này phải được lưu trữ trong một bộ nhớ đệm trong khi chờ đợi đến lượt truyền dẫn khối. Khi thời điểm này xuất hiện, cỏc nội dung của bộ nhớ được phỏt đi trong một khoảng thời gian bằng với TB. Do vậy tốc độ bit R, dựng để điều chế súng mang sẽ là:
R=Rb(TF/TB) (bit/s)
Giỏ trị R sẽ lớn khi độ dài khối là nhỏ và do vậy chu kỳ phiờn truyền dẫn (TF/TB) của trạm sẽ thấp. Như vậy, thớ dụ nếu Rb=2 Mbit/s và (TF/TB)=10 thỡ điều chế xuất hiện với tốc độ 20 Mbit/s. Lưu ý rằng R biểu thị tổng dung lượng mạng, nghĩa là tổng cỏc dung lượng trạm tớnh theo bit/s. Nếu tất cả cỏc trạm cú cựng một dung lượng thỡ chu kỳ phiờn (TF/TB) biểu thị số lượng cỏc trạm trờn mạng.
2.6.3.2. Cấu trỳc khung
Khung được tạo thành tại mức vệ tinh nú bao gồm toàn bộ cỏc khối bit do mọi trạm mặt đất đặt liờn tiếp nhau phỏt đi nếu chế độ đồng bộ hoỏ truyền dẫn của cỏc trạm là đỳng. Để tớnh đến những khiếm khuyết của đồng bộ hoỏ, một chu kỳ ngoài truyền dẫn, gọi là thời gian bảo vệ được cung cấp giữa mỗi khối. Hỡnh 2.9. chỉ ra khung dựng trong cỏc mạng INTELSAT và EUTELSAT. Độ dài của khung là 2 ms. Thời gian bảo vệ chiếm 64 ký tự hoặc 128 bit và nú tương ứng với một khoảng thời gian là 1 às. Hóy chỳ ý sự hiện diện của hai loại khối:
- Cỏc khối bit của cỏc trạm lưu lượng, với một mào đầu gồm 280 ký tự hoặc 560 bit và với một trường tải được cấu trỳc theo cỏc bội số của 64 ký tự, tương ứng với dung lượng của mỗi trạm.
- Cỏc khối bit của cỏc trạm tham chiếu với một mào đầu gồm 288 ký tự hay 576 bit và khụng cú trường tải. Trạm tham chiếu là trạm xỏc định đồng hồ khung bằng việc phỏt đi cỏc khối chuẩn của nú; tất cả cỏc trạm lưu lượng của mạng phải tự đồng bộ hoỏ với trạm tham chiếu chờ đặt khối của chỳng với một thời gian trễ khụng đổi so với khối của trạm tham chiếu gọi là khối chuẩn. Do vai trũ của nú trong hoạt động hiệu chỉnh mạng, trạm tham chiếu sẽ được trang bị kộp. Điều này giải thớch tại sao
mỗi khung cú hai khối chuẩn, mỗi khối do một trong hai trạm tham chiếu đồng bộ với nhau phỏt đi.
RB1 TBa RB2 TBb 2ms 120832 ký tự Khung TDMA RB1 Khụi phục súng mang
và định thời bit Tđơừn TTY SC CD C VO W VO W Khụi phục súng mang
và định thời bit Tđơừn TTY SC VO W VO W Số liệu lưu lượng RBx: Khối chuẩn từ trạm chuẩn x TBx: Khối lưu lượng từ trạm x
Từđơn: Một mẫu bit đặc biệt trong mào đầu cho phộp
đồng bộ hoỏ chớnh xỏc (phần đầu số liệu) và phần giải tớnh mập mờ về pha tại mỏy thu (đối với giải mó khụng phải vi sai)
SC: Kờnh dịch vụ chứa thụng tin cảnh bỏo và quản lý mạng
CDC: Kờnh điều khiển và trễ (CDC) chứa thụng tin trễ (Dn) đểđồng bộ hoỏ với khối phỏt
TTY, VOW: Khẩu lệnh mạch của bỏo và thoại dựng cho liờn lạc nội trạm Khối lưu lượng Cỏc ký tự Mào đầu 32 8 32 8 176 24 8 32 176 24 8 328 Cỏc ký tự 64 Khối chuẩn Thời gian bảo vệ Hỡnh 2.9. Cấu trỳc khung TDMA 2.6.3.3. Hiệu suất của TDMA
Hiệu suất (thụng lượng) của truyền dẫn TDMA cú thể được đo bằng tỷ số của dung lượng kờnh trong chế độ hoạt động đơn súng mang (chỉ cú một trạm truy nhập) trờn dung lượng của cựng kờnh đú trong trường hợp đa truy nhập. Giả sử rằng toàn bộ dải thụng được chiếm hết trong cả hai trường hợp. Trong chế độ hoạt động đơn súng mang, dung lượng chuyển tải là R=BГ, trong đú B(Hz) là dải thụng của kờnh và Г(bit/s Hz) là hiệu quả phổ điều chế. Trong trường hợp đa truy nhập, dung lượng này là R(1-∑ti/TF), trong đú ∑ti biểu thị tổng cỏc thời gian khụng dành cho truyền dẫn lưu lượng (cỏc thời gian bảo vệ cộng với cỏc mào đầu). Do vậy, hiệu suất là:
η = 1- ∑ti/TF
Nú biểu thị thời gian dành cho truyền dẫn lưu lượng (mà đú là nguồn lợi nhuận cho nhà khai thỏc mạng) và tổng thời gian sử dụng kờnh (mà nhà khai thỏc mạng phải trả tiền). Hiệu suất sẽ càng lớn khi độ dài khung TF lớn và khi ∑ti là nhỏ.
Hiệu suất phụ thuộc vào số lượng P của cỏc khối bit trong khung. Cho p là số lượng bit trong mào đầu và g là độ dài tương đương tớnh bằng bit của thời gian bảo vệ. Giả sử rằng khung cú chứa hai khối chuẩn, điều này dẫn đến:
η = 1 – (P+2)(p+g)/RTF
Hiệu suất là một hàm của số lượng cỏc truy nhập, cú nghĩa là số lượng cỏc trạm N trong mạng phụ thuộc vào cơ chế định tuyến được chấp nhận cấu trỳc mạng. - Trong trường hợp “mỗi súng mang trờn một tuyến” thỡ P=N(N-1).
- Trong trường hợp “mỗi súng mang trờn một trạm” thỡ P=N.
Do hiệu suất sẽ thấp khi P cao, cho nờn cú thể thấy rừ lợi thế của việc chấp nhận phương phỏp “mỗi súng mang trờn một trạm”.
Hiệu suất liờn quan trực tiếp đến việc tớnh toỏn lưu lượng của một mạng, tức là số lượng cỏc kờnh thoại. Cho r là tốc độ bỏo hiệu liờn quan đến một kờnh thoại và n là số lượng cỏc kờnh thoại, điều này sẽ dẫn đến:
n = ηR/r
Nú biểu thị số lượng kờnh thoại trong khung. Số lượng cỏc kờnh thoại dưới đất gỏn tới mạng phụ thuộc vào việc sử dụng bộ tập trung cú thể cú theo nội suy tiếng núi số và độ lợi tương ứng.
2.6.3.4. Kết luận
Đa truy nhập phõn chia theo thời gian (TDMA) được đặc trưng bằng việc truy nhập kờnh trong một khe thời gian. Điều này cú những ưu điểm nhất định:
- Tại mỗi thời điểm kờnh chỉ khuếch đại một súng mang duy nhất, súng mang này chiếm toàn bộ dải thụng kờnh; khụng cú cỏc sản phẩm xuyờn điều chế và súng mang được lợi nhờ cụng suất bóo hoà của kờnh. Tuy nhiờn, sự cú mặt của tớnh phi tuyến kết hợp với cỏc hiệu ứng lọc khi truyền dẫn và khi thu sẽ làm xuống cấp chỉ tiờu truyền dẫn số lý tưởng.
- Hiệu suất truyền dẫn vẫn cao dự số lượng truy nhập là rất lớn. - Khụng cần phải khống chế cụng suất phỏt của cỏc trạm.
- Tất cả cỏc trạm đều phỏt và tớn hiệu trờn cựng một tần số bất kể nguồn và đớch của cỏc khối bit; điều này làm đơn giản hoỏ việc điều hưởng.
Tuy nhiờn, TDMA cũng cú những nhược điểm nhất định: - Cần phải đồng bộ hoỏ để đảm bảo hoạt động của toàn mạng. - Cần mở rộng kớch thước của trạm để phỏt tại hiệu suất cao.
Núi chung, TDMA đũi hỏi cỏc trang thiết bị đắt tiền hơn tại cỏc trạm mặt đất. Tuy nhiờn, giỏ thành đắt của trang thiết bị này được bự lại bằng việc tận dụng tốt hơn đoạn khụng gian do hiệu suất của truyền dẫn cao hơn trong trường hợp cú nhiều truy nhập. Hơn nữa, việc xử lý số dẫn đến sự đơn giản hoỏ vận hành.