Технология TDMA: гарантия построения надежной беспроводной сети
Покупая сетевое оборудование, даже опытные администраторы не могут не встретить новые термины или определения. Знакомство с ними неизбежно и состояться оно должно точно не во время покупки. Предварительное ознакомление со значением аббревиатур, новых обозначений станет гарантией выбора аппаратуры высокого качества.
К числу таких терминов относится Time Division Multiple Access, сокращенно TDMA, который означает многостанционный доступ с временным разделением каналов. У непосвященного пользователя сразу возникает вопрос: в чем суть технологии TDMA? Как она работает?
Чтобы разобраться с принципами действия новейшей технологии, необходимо проанализировать структуру и работу классических беспроводных сетей.
Технология TDMA устраняет недостатки локальных сетей
Простейший пример традиционной сети LAN – это канал, состоящий из двух узлов, условно обозначенных А и В. К каждому из них подключены пользователи. Оба имеют специальное хранилище данных. Здесь формируется очередь пакетов, которые должны быть последовательно отправлены по локальному каналу. При такой организации работы неизбежно возникают проблемы. К примеру, потеря данных (по TTL), или снижение скорости у некоторых пользователей в том случае, когда кто-либо из абонентов занимает большую часть полосы пропускания. Не редки в такой системе и частые задержки (латентность).
Сложным сетевым решениям удается избежать подобных последствий с помощью специальных программных инструментов. Они пользуются шейперами, планировками пакетов, включают функцию приоритезации. На пропускную способность канала устанавливается ограничение для каждого абонента. Приоретизация устанавливается также с учетом типа трафика. К примеру, сервисы, предоставляющие услугу VoIP телефонии, получают наивысший приоритет. Но такой механизм также не лишен неудобств: для его реализации требуется мощный процессор, большой объем RAM (оперативная память).
В чем преимущества временного разделения каналов
С внедрением технологии TDMA устраняются перечисленные недостатки, достигается надежная работа локальных узлов. Принцип действия нового интерфейса — разделение канала на слоты, ограниченные по времени (Time Slot). Количество и длительность последних определяется числом подключенных абонентов. Подобное соединение характеризуется надежностью и высокой стабильностью, поскольку в рамках отведенного времени пользователю доступна вся полоса пропускания. Пакет данных в промежуточном хранилище разделяется на блоки, сортируясь и заполняя временный слот в очередном порядке. Как только время исчерпывается, наблюдается прекращение передачи для данного пользователя и осуществляется переход к следующему клиенту (после непродолжительного тайминга), третьему, четвертому и т. д.
Где применяется технология TDMA
Длительность time-слота измеряется в миллисекундах, благодаря чему технология получила широкое применение при организации систем VoIP. Видео и аудио контент предаются без малейших задержек. Длительность временного слота определяется многими факторами, в их числе — тип используемой аппаратуры, количество пользователей, сложность системы. Что касается последнего фактора, то технология TDMA успешно применяется как в сложных системах из большого количества подключенных абонентов, так и в простых, состоящих из нескольких клиентов.
Применение time –слотов не ограничивается только отдельными клиентами. Они используются для трафика различных типов. К примеру, если необходимо обеспечить надежную работу мультимедийных видео- и голосовых сервисов, технология TDMA становится альтернативой интерфейсу QoS (резервирование канала). Так, в пределах единой сети одному клиенту предоставляется несколько временных слотов, в зависимости от сетевых настроек. Ярким примером тому может стать распределение слотов в пределах базовой сети, обслуживающей как корпоративный, так и частный сектор. Если первому предоставляется гарантированная полоса пропускания с несколькими тайм-слотами, то второму будет достаточно выделить 1-3 слота (количество зависит от тарифного плана).
При распределении полосы пропускания действуют три закономерности:
1. Скорость передачи данных на одного клиента выше при меньшем количестве слотов.
2. При большем количестве тайм-слотов, длина их сокращается, соответственно, снижается и скорость на каждого клиента.
3. Задержки возрастают пропорционально с увеличением числа подключенных абонентов.
Технологии CDMA и FDMA
Только термином TDMA знакомство с возможностями сетевого оборудования не ограничиваются. Сегодня применяются также технологии FDMA/CDMA. Принцип действия первой, пользующейся большей практичностью и популярностью — разделение полосы пропускания на частотные каналы. Интерфейс CDMA базируется на применении одного канала, но устанавливает различную кодовую модуляцию.
Как работают технологии показывают следующие упрощенные варианты систем.
Пример No1. Есть частотный канал, ширина которого составляет примерно 40 МГц. В данном случае каждому временному слоту отведена вся ширина канала.
Пример No2. Ширина частотного канала, разделенная на виртуальные логические каналы, составляет 100 МГц. Чтобы избежать интерференции, между каналами имеются незаполненные субканалы в пределах 5 МГц. В свою очередь логические каналы разделены на разное количество time-слотов. К примеру, один канал может быть отведен 5 пользователям, второй — 10.
Пример No3. Конфигурацией повторяет предыдущую систему, но применяется в высокоуровневых сетях. В этом варианте абоненту, в зависимости от уровня нагрузки, отводятся time-слоты в различных частотных каналах.
Мировые производители оценили возможности TDMA
Из трех отмеченных технологий, наиболее перспективным специалисты отмечают TDMA. С ее применением создаются надежные и эффективные системы. Именно поэтому данная технология доминирует в GSM-сетях. Интерфейс TDMA используется в беспроводных системах передачи данных ведущих производителей сетевого оборудования Ubiquiti, ePMP, Mikrotik.
Так, проприетарные протоколы NV/NV2 от Mikrotik, имеющие бесспорные преимущества перед другими беспроводными стандартами, базируются именно на этой технологии.
Что касается компании Ubiquiti, то она применила TDMA в оборудовании линеек airFiber, airMAX, использующих функцию гибридного дуплекса. В результате задержки сокращаются до минимального уровня, как в случае использования оптоволокна.
Тем, кто хочет построить высокопроизводительную сеть в Казахстане уже сегодня, мы предлагаем воспользоваться сетевыми решениями Ubiquiti, Mikrotik, базируемых на новейшей технологии TDMA.