Ứng dụng của TDM, TDM over IP, sự khác biệt giữa công nghệ TDM và FDM

Ở bài chia sẻ trước BKAII đã cùng các bạn tìm hiểu về khái niệm và phân loại TDM. Tiếp tục chủ đề này chúng ta sẽ cùng nghiên cứu các ứng dụng của TDM, TDM over IP cũng như sự khác biệt giữa công nghệ TDM và FDM nhé!

Nhắc lại một chút về khái niệm. Ghép kênh phân chia thời gian (TDM) được coi là một quy trình kỹ thuật số có thể được sử dụng khi số lượng tốc độ dữ liệu trung bình truyền cao hơn mức yêu cầu tốc độ dữ liệu của các thiết bị truyền và nhận. Trong TDM, các khung tương ứng mang dữ liệu được truyền từ các nguồn khác nhau. Mỗi khung bao gồm một tập hợp các khe thời gian và các phần của mỗi nguồn được gán một khe thời gian cho mỗi khung.

Ghép kênh phân chia tần số (FDM) là một kỹ thuật tương tự chỉ được thực hiện khi băng thông của liên kết cao hơn băng thông hợp nhất của các tín hiệu được truyền. Mỗi thiết bị gửi tạo ra các tín hiệu điều chế ở tần số sóng mang khác nhau. Để giữ tín hiệu điều chế, tần số sóng mang được cách ly bởi băng thông thích hợp.

Sự khác biệt chính giữa TDM và FDM

• Ghép kênh phân chia thời gian (TDM) bao gồm chia sẻ thời gian thông qua việc sử dụng các khe thời gian cho các tín hiệu. Mặt khác, ghép kênh phân chia tần số (FDM) liên quan đến việc phân phối tần số, trong đó kênh được chia thành các dải băng thông (kênh) khác nhau.
• Tín hiệu tương tự hoặc tín hiệu số bất kỳ có thể được sử dụng cho TDM trong khi FDM chỉ hoạt động với tín hiệu Analog.
• Các bit khung (Xung đồng bộ) được sử dụng trong TDM khi bắt đầu khung để kích hoạt đồng bộ hóa. Đối với, FDM sử dụng các dải Guard để tách các tín hiệu và ngăn chặn sự chồng chéo của nó.
• Hệ thống FDM tạo ra các sóng mang khác nhau cho các kênh khác nhau và mỗi loại chiếm một dải tần số riêng biệt. Ngoài ra, các bộ lọc thông dải khác nhau được yêu cầu. Ngược lại, hệ thống TDM yêu cầu các mạch giống hệt nhau. Kết quả là, mạch cần thiết trong FDM phức tạp hơn mức cần thiết trong TDM.
• Ký tự phi tuyến tính của bộ khuếch đại khác nhau trong hệ thống FDM tạo ra méo hài, và điều này đưa ra nhiễu . Ngược lại, trong các khe thời gian của hệ thống TDM được phân bổ cho các tín hiệu khác nhau; vì nhiều tín hiệu không được chèn đồng thời trong một liên kết. Mặc dù, các yêu cầu phi tuyến tính của cả hai hệ thống là như nhau, nhưng TDM miễn nhiễm với nhiễu (nhiễu xuyên âm).
• Việc sử dụng liên kết vật lý trong trường hợp TDM hiệu quả hơn trong FDM. Lý do đằng sau điều này là hệ thống FDM phân chia liên kết theo nhiều kênh không sử dụng hết dung lượng kênh.

Ưu điểm của FDM so với TDM là ở độ trễ

Độ trễ là thời gian cần thiết cho dữ liệu để đạt đến đích của nó. Vì TDM phân bổ các khoảng thời gian, chỉ một kênh có thể truyền tại một thời điểm nhất định và một số dữ liệu thường sẽ bị trì hoãn, mặc dù nó thường chỉ trong một phần nghìn giây. Vì các kênh trong FDM có thể truyền bất cứ lúc nào, độ trễ của chúng sẽ thấp hơn nhiều so với TDM. FDM thường được sử dụng trong các ứng dụng có độ trễ là ưu tiên cao nhất, chẳng hạn như những ứng dụng yêu cầu thông tin thời gian thực.

Cũng có thể kết hợp sơ đồ TDM và FDM trong đó ở tần số đầu tiên được chia thành số kênh theo yêu cầu của hệ thống và sau đó mỗi kênh được chia thành các khoảng thời gian thông qua TDM.

Các ứng dụng của TDM

Hiện nay TDM được sử dụng phổ biến trong truyền PCM hay sử dụng trong công nghệ di động GSM

Công nghệ TDMA

Ðây là một phương thức di chuyển tín hiệu bằng vô tuyến thông tin, phương thức này cho phép nhiều người cùng sử dụng thay phiên nhau trên cùng một băng tần mà không bị lẩn lộn những tín hiệu với nhau bằng cách chia cho mỗi người một khoảng thời gian khác nhau 

Ða kết phân thời gian (Time Division Multiple Access viết tắt là TDMA) là một phương thức sử dụng làn sóng vô tuyến để chuyển âm thanh hoặc những cuộc điện đàm. Phương thức này cho phép mổi cú điện được phép sử dụng hoàn toàn băng tần số trong một khoảng thời gian rất ngắn, trong khi những cú điện thoại khác cũng cùng dùng chung một băng tần số cũng có một thời gian ngắn, và thay phiên nhau thuyên chuyển những cuộc điện đàm khác nhau. 
Ví dụ: Một băng tần điện thoại trong hệ thống Ða Kết Phân Thời Gian có bốn cú điện đàm đang được sử dụng gọi là điện đàm A, B, C, D. Ðiện đàm A được chỉ định là một khoảng thời gian ấn định là a, B được chỉ định là b, C và D cũng thế, được chỉ định là c và d. Những khoảng thời gian này là những thời gian rất ngắn, chứa đựng những dữ kiện của A, B, C, D và được tuần tự chuyển đi qua hệ thống vô tuyến trong cùng một băng tần trong hệ thống Ða Kết Phân

TDMA thường được coi là một phương thức của thế hệ thứ hai của hệ thống điện thoại di động (digital cellular system). Thế hệ thứ nhất của hệ thống điện thoại di động là hê thống vô tuyến điện thoại (analog cellular system). Hiện nay trên thế giới có một số phương thức khác nhau cùng sử dụng TDMA FM làm nền móng. Chủ điểm của thế hệ thứ hai của điện thoại di động này là sử dụng hoàn toàn tín hiệu (digital) và tạo ra một tiêu chuẩn cho toàn cầu. 

Ðể cộng thêm vào sự tăng cường nhiều cuộc điện đàm trong cùng một tần số của đa kết phân thời gian, phương thức này có nhiều sự lợi ích hơn những phương thức khác là: Phương thức này rất dể dàng thu nhập cách phát đi những dữ kiện (data) cũng như âm thanh (voice). Phương thức này cũng mang những dữ kiện qua không với một tốc độ khá cao là từ 64Kbps đến 120Mbps. Với sự kiện này những công ty điện tín thông tin cũng có đủ khả năng cung cấp những đường thông tin như fax, dữ kiện (data), và âm tin ngắn (short message) cũng như thông tin đa dạng (multimedia) và hội họp bằng điện ảnh (videoconference). 

Không giống như kĩ thuật quang phổ lan rộng, có một điều tai hại cho kĩ thuật này là vì cùng sử dụng một tần số và cùng một lúc nên sự phá nhiểu của những người sử dụng khác trong cùng một tần số. Phương thức Ða Kết Phân Thời Gian chia những người sử dụng làn sóng (users) bằng thời gian để làm chắc chắn rằng chúng không quấy nhiễu lẫn nhau trong cùng một lúc đang phát tín hiệu 

Phương thức này cũng tiết kiệm được sự bền bỉ, lâu dài của pin (battery life). Trong khi cuộc điện đàm những máy điện thoại di động sử dụng phương thức đa kết phân thời gian chỉ phát đi từ 1/3 cho đến 1/10 mà thôi. Song tần số 800/1900 Mhz của phương thức Ða Kết Phân Thời Gian cũng có những ích lợi sau đây: Song tần số có những ứng dụng y như nhau, người sử dụng có thể dùng cả hai tần số mà không gặp trở ngại. Với phương thức Ða Kết Phân Thời Gian người sử dụng điện thoại song thức song tần số cũng có thể chuyển từ điện tín qua vô tuyến mà không gặp trỡ ngại. 

Sử dụng công nghệ TDM qua IP để cung cấp các dịch vụ E1 qua mạng IP

Đối với lĩnh vực mạng máy tính và viễn thông, một số lượng lớn người thích sử dụng TDM thay cho IP. TDM qua IP có thể được định nghĩa là mô phỏng lý tưởng của ghép kênh phân chia thời gian qua PSN. PSN là viết tắt của mạng chuyển mạch gói. TDM bao gồm các tín hiệu T1, E1, T3 và E3. Mặt khác, PSN sử dụng IP hoặc MPL hoặc Ethernet. Một công nghệ khác, có liên quan đến khái niệm TDM, là mô phỏng mạch. Công nghệ này đặc biệt có lợi khi cho phép vận chuyển lưu lượng TDM qua các mạng dựa trên tế bào. Vì vậy, hãy gọi nó là TDM qua IP, gọi nó là bộ chuyển đổi E1 sang IP, về cơ bản chúng đều đề cập đến cùng một ứng dụng.

Nói cách khác, cũng có thể nói TDM là một dạng pseudowire cụ thể. Tuy nhiên, có một điểm khác biệt cơ bản giữa các loại lưu lượng khác, có thể được chuyển qua đường giả và TDM. Không giống như Ethernet, Frame Relay và ATM, TDM có một số đặc điểm riêng và nó là một dòng bit thực.

TDM có một số tính năng khác, về mặt nó có một lợi thế nhất định so với các mạng khác. Các tính năng bổ sung này giúp tận dụng các hệ thống tín hiệu cụ thể, cần thiết để hỗ trợ một số tính năng điện thoại và các cơ chế Quản lý và Vận hành (OAM), được phát triển cực kỳ tốt.

Những yếu tố này cần phải được tính đến nếu một cá nhân mong muốn sử dụng TDM trên PSN tiêu chuẩn của họ. Một vấn đề nghiêm trọng khác, cần được giải quyết trong khi triển khai TDM, là khôi phục đồng hồ. Trong các mạng TDM thông thường, các lớp vật lý giúp mang thông tin về thời gian chính xác cùng với dữ liệu TDM. Tuy nhiên, khi một cá nhân cố gắng mô phỏng TDM qua PSN, tính năng này sẽ trở nên thừa và không thể tự thực thi.

Tuy nhiên, một yếu tố khác, cần được giải quyết, là việc che giấu mất gói TDM qua IP. Dữ liệu TDM thường được phân phối với tốc độ chuẩn hóa bởi một kênh duy nhất. Có thể dịch vụ gốc của TDM có thể có một số lỗi, nhưng điều tốt là dữ liệu đang được chuyển qua, không bao giờ có thể bị mất trong quá trình vận chuyển.

Mặt khác, hầu hết PSN đều bị mất dữ liệu khi nó đang được chuyển từ nguồn này sang nguồn khác ở dạng gói. Sự mất mát dữ liệu này có thể dễ dàng được bù đắp bằng cách sử dụng TDM qua PSN. TDM có thể được sử dụng để mang dòng bit với tốc độ tiêu chuẩn G.703. Tuy nhiên, cũng có những phương pháp cụ thể có sẵn, cho phép một cá nhân mang các luồng bit này trong các đơn vị lớn hơn, mặc dù chúng chứa cùng một số lượng bit. Các bit này còn được gọi là khung.

Không giống như các mạng TDM không có khung, nơi tất cả các bit được tạo sẵn cho tải trọng, hệ thống của Framed TDM yêu cầu một cá nhân dành một số lượng bit nhất định trong mỗi khung cho mục đích đồng bộ hóa và thực hiện một số chức năng khác. Loại mạng TDM này thường được sử dụng trong các kênh thoại đa kênh, được biết đến nhiều hơn với tên gọi “TDM được phân kênh”.

Xem thêm:

• Tìm hiểu về khái niệm, phân loại TDM và TDM over IP
• IP tĩnh hay IP động: Cách kiểm tra trên máy tính
• Hướng dẫn cách bật SSH, VNC và thiết lập IP tĩnh cho Raspberry Pi
• Khái niệm cơ bản về IP, IP Public và IP Private

Trên đây là một số tìm hiểu của BKAII về TDM, FDM cũng như TDM over IP. Có thắc mắc hay cần thêm thông tin gì các bạn liên hệ BKAII nhé!

"BKAII - Thiết bị truyền thông TỐT nhất với giá CẠNH TRANH nhất!"