Multipleksēšana ir paņēmiens, ko izmanto, lai apvienotu un nosūtītu vairākas datu plūsmas vienā datu nesējā. Datu straumju apvienošanas process ir pazīstams kā multipleksēšana, un multipleksēšanai izmantotā aparatūra ir pazīstama kā multipleksētājs.
Multipleksēšana tiek panākta, izmantojot ierīci ar nosaukumu Multiplexer ( MUX ), kas apvieno n ievades līnijas, lai ģenerētu vienu izvades līniju. Multipleksēšana notiek pēc daudziem pret vienu, t.i., n ievades līnijām un vienai izvades līnijai.
Demultipleksēšana tiek panākta, izmantojot ierīci ar nosaukumu Demultiplekser ( DEMUX ) pieejams saņemšanas galā. DEMUX sadala signālu tā komponentu signālos (viena ieeja un n izejas). Tāpēc mēs varam teikt, ka demultipleksēšanā tiek izmantota pieeja viens pret daudziem.
Kāpēc multipleksēšana?
- Pārraides vidi izmanto, lai nosūtītu signālu no sūtītāja uz saņēmēju. Videi vienlaikus var būt tikai viens signāls.
- Ja ir vairāki signāli, ar kuriem koplietot vienu datu nesēju, vide jāsadala tā, lai katram signālam tiktu piešķirta daļa no pieejamās joslas platuma. Piemēram: ja ir 10 signāli un barotnes joslas platums ir 100 vienības, tad 10 vienības tiek koplietotas katram signālam.
- Ja vairākiem signāliem ir kopīgs datu nesējs, pastāv sadursmes iespēja. Lai izvairītos no šādas sadursmes, tiek izmantota multipleksēšanas koncepcija.
- Pārraides pakalpojumi ir ļoti dārgi.
Multipleksēšanas vēsture
- Multipleksēšanas tehnika tiek plaši izmantota telekomunikācijās, kurās pa vienu vadu tiek veikti vairāki tālruņa zvani.
- Multipleksēšana radās telegrāfijā 1870. gadu sākumā un tagad tiek plaši izmantota saziņā.
- Džordžs Ouens Skvīrs izstrādāja telefona operatora multipleksēšana 1910. gadā.
Multipleksēšanas jēdziens
- “n” ievades līnijas tiek pārraidītas caur multipleksoru, un multiplekseris apvieno signālus, veidojot saliktu signālu.
- Saliktais signāls tiek nodots caur demultiplekseri, un demultiplekseris atdala signālu no komponentu signāliem un pārsūta tos uz to attiecīgajiem galamērķiem.
Multipleksēšanas priekšrocības:
- Vienā datu nesējā var nosūtīt vairāk nekā vienu signālu.
- Vides joslas platumu var izmantot efektīvi.
Multipleksēšanas paņēmieni
Multipleksēšanas metodes var klasificēt šādi:
Frekvences dalīšanas multipleksēšana (FDM)
- Tā ir analoga tehnika.
- Iepriekš redzamajā diagrammā viena pārraides vide ir sadalīta vairākos frekvenču kanālos, un katrs frekvences kanāls tiek piešķirts dažādām ierīcēm. Ierīcei 1 ir frekvenču kanāls diapazonā no 1 līdz 5.
- Ievades signālus pārvērš frekvenču joslās, izmantojot modulācijas metodes, un tos apvieno multiplekseris, veidojot saliktu signālu.
- FDM galvenais mērķis ir sadalīt pieejamo joslas platumu dažādos frekvenču kanālos un piešķirt tos dažādām ierīcēm.
- Izmantojot modulācijas paņēmienu, ieejas signāli tiek pārraidīti frekvenču joslās un pēc tam apvienoti, veidojot saliktu signālu.
- Nesēji, kas tiek izmantoti signālu modulēšanai, ir zināmi kā apakšnesēji . Tie ir attēloti kā f1, f2..fn.
FDM priekšrocības:
- FDM tiek izmantots analogajiem signāliem.
- FDM process ir ļoti vienkāršs un viegli modulējams.
- Izmantojot FDM, vienlaikus var nosūtīt lielu skaitu signālu.
- Tam nav nepieciešama sinhronizācija starp sūtītāju un saņēmēju.
FDM trūkumi:
- FDM tehnika tiek izmantota tikai tad, ja ir nepieciešami zema ātruma kanāli.
- Tas cieš no šķērsrunas problēmas.
- Nepieciešams liels skaits modulatoru.
- Tam nepieciešams liela joslas platuma kanāls.
FDM lietojumprogrammas:
- FDM parasti izmanto TV tīklos.
- To izmanto FM un AM apraidei. Katrai FM radio stacijai ir dažādas frekvences, un tās ir multipleksētas, lai izveidotu saliktu signālu. Multipleksētais signāls tiek pārraidīts gaisā.
Viļņa garuma dalīšanas multipleksēšana (WDM)
- Viļņa garuma dalīšanas multipleksēšana ir tāda pati kā FDM, izņemot to, ka optiskie signāli tiek pārraidīti caur optisko šķiedru kabeli.
- WDM tiek izmantots šķiedru optikai, lai palielinātu vienas šķiedras jaudu.
- To izmanto, lai izmantotu optiskās šķiedras kabeļa lielo datu pārraides ātrumu.
- Tā ir analogā multipleksēšanas tehnika.
- Optiskie signāli no dažādiem avotiem tiek apvienoti, lai ar multipleksora palīdzību veidotu plašāku gaismas joslu.
- Uztvērēja galā demultiplekseris atdala signālus, lai pārraidītu tos uz attiecīgajiem galamērķiem.
- Multipleksēšanu un demultipleksēšanu var panākt, izmantojot prizmu.
- Prizma var veikt multipleksora lomu, apvienojot dažādus optiskos signālus, veidojot saliktu signālu, un saliktais signāls tiek pārraidīts caur optisko šķiedru kabeli.
- Prizma veic arī apgrieztu darbību, t.i., signāla demultipleksēšanu.
Laika dalīšanas multipleksēšana
- Tā ir digitālā tehnika.
- Frekvences dalīšanas multipleksēšanas tehnikā visi signāli darbojas vienlaikus ar atšķirīgu frekvenci, bet laika dalīšanas multipleksēšanas tehnikas gadījumā visi signāli darbojas vienā frekvencē ar atšķirīgu laiku.
- In Laika dalīšanas multipleksēšanas tehnika , kopējais kanālā pieejamais laiks tiek sadalīts starp dažādiem lietotājiem. Tāpēc katram lietotājam tiek piešķirts atšķirīgs laika intervāls, kas pazīstams kā laika slots, kurā sūtītājam ir jāpārsūta dati.
- Lietotājs kontrolē kanālu uz noteiktu laiku.
- Laika dalīšanas multipleksēšanas tehnikā dati netiek pārsūtīti vienlaicīgi, bet gan tie tiek pārsūtīti pa vienam.
- TDM signāls tiek pārraidīts kadru veidā. Kadri satur laika nišu ciklu, kurā katrā kadrā ir viens vai vairāki katram lietotājam paredzēti sloti.
- To var izmantot gan digitālo, gan analogo signālu multipleksēšanai, bet galvenokārt izmanto ciparu signālu multipleksēšanai.
Ir divu veidu TDM:
- Sinhronais TDM
- Asinhronais TDM
Sinhronais TDM
- Sinhronais TDM ir paņēmiens, kurā katrai ierīcei tiek iepriekš piešķirts laika slots.
- Sinhronajā TDM katrai ierīcei tiek piešķirts noteikts laika posms neatkarīgi no tā, vai ierīcē ir dati vai nav.
- Ja ierīcē nav datu, slots paliks tukšs.
- Sinhronajā TDM signāli tiek nosūtīti kadru veidā. Laika nišas tiek organizētas kadru veidā. Ja ierīcei nav datu par noteiktu laika posmu, tiks pārsūtīts tukšais slots.
- Populārākie sinhronie TDM ir T-1 multipleksēšana, ISDN multipleksēšana un SONET multipleksēšana.
- Ja ir n ierīces, tad ir n sloti.
Sinhronās TDM jēdziens
Iepriekš redzamajā attēlā ir ieviesta sinhronā TDM tehnika. Katrai ierīcei ir piešķirts noteikts laika nišs. Laika nišas tiek pārsūtītas neatkarīgi no tā, vai sūtītājam ir vai nav jānosūta dati.
Sinhronā TDM trūkumi:
- Kanāla jauda netiek pilnībā izmantota, jo tiek pārraidīti arī tukšie sloti, kuriem nav datu. Iepriekš redzamajā attēlā pirmais kadrs ir pilnībā aizpildīts, bet pēdējos divos kadros dažas vietas ir tukšas. Līdz ar to varam teikt, ka kanāla jauda netiek efektīvi izmantota.
- Pārraides vides ātrumam jābūt lielākam par ievades līniju kopējo ātrumu. Sinhronā TDM alternatīva pieeja ir asinhronā laika dalīšanas multipleksēšana.
Asinhronais TDM
- Asinhrono TDM sauc arī par statistisko TDM.
- Asinhronais TDM ir paņēmiens, kurā laika nišas nav fiksētas, kā tas ir sinhronā TDM gadījumā. Laika nišas tiek piešķirtas tikai tām ierīcēm, kurām ir nosūtāmie dati. Tāpēc mēs varam teikt, ka asinhronais laika dalīšanas multipleksors pārraida tikai datus no aktīvajām darbstacijām.
- Asinhronā TDM tehnika dinamiski piešķir laika nišas ierīcēm.
- Asinhronajā TDM gadījumā ievades līniju kopējais ātrums var būt lielāks par kanāla jaudu.
- Asinhronais laika dalīšanas multipleksors pieņem ienākošās datu straumes un izveido rāmi, kurā ir tikai dati bez tukšiem slotiem.
- Asinhronajā TDM katrā slotā ir adreses daļa, kas identificē datu avotu.
- Atšķirība starp asinhrono TDM un sinhrono TDM ir tāda, ka daudzi sinhronā TDM sloti netiek izmantoti, bet asinhronajā TDM sloti tiek pilnībā izmantoti. Tas noved pie mazāka pārraides laika un efektīvas kanāla jaudas izmantošanas.
- Sinhronajā TDM, ja ir n sūtīšanas ierīces, tad ir n laika nišas. Asinhronajā TDM, ja ir n sūtīšanas ierīces, tad ir m laika sloti, kur m ir mazāks par n ( m
- Slotu skaits kadrā ir atkarīgs no ievades līniju skaita statistiskās analīzes.
Asinhronās TDM jēdziens
Iepriekš redzamajā diagrammā ir 4 ierīces, bet tikai divas ierīces sūta datus, t.i., A un C. Tāpēc A un C dati tiek pārsūtīti tikai pa pārvades līniju.
Iepriekš minētās diagrammas rāmi var attēlot šādi:
Iepriekš redzamajā attēlā redzams, ka datu daļa satur adresi, lai noteiktu datu avotu.