Multiplexarea este o tehnică folosită pentru a combina și trimite mai multe fluxuri de date pe un singur mediu. Procesul de combinare a fluxurilor de date este cunoscut sub numele de multiplexare, iar hardware-ul utilizat pentru multiplexare este cunoscut sub numele de multiplexor.
Multiplexarea se realizează prin utilizarea unui dispozitiv numit Multiplexor ( MUX ) care combină n linii de intrare pentru a genera o singură linie de ieșire. Multiplexarea urmează multi-la-unu, adică n linii de intrare și o linie de ieșire.
Demultiplexarea se realizează prin utilizarea unui dispozitiv numit Demultiplexer ( DEMUX ) disponibil la capătul de recepție. DEMUX separă un semnal în semnalele sale componente (o intrare și n ieșiri). Prin urmare, putem spune că demultiplexarea urmează abordarea unu-la-mulți.
De ce multiplexarea?
- Mediul de transmisie este folosit pentru a trimite semnalul de la emițător la receptor. Mediul poate avea doar un semnal la un moment dat.
- Dacă există mai multe semnale pentru a partaja un mediu, atunci mediul trebuie împărțit în așa fel încât fiecărui semnal să i se acorde o parte din lățimea de bandă disponibilă. De exemplu: dacă există 10 semnale și lățimea de bandă a mediului este de 100 de unități, atunci cele 10 unități sunt partajate de fiecare semnal.
- Când mai multe semnale împart mediul comun, există posibilitatea de coliziune. Conceptul de multiplexare este folosit pentru a evita o astfel de coliziune.
- Serviciile de transport sunt foarte scumpe.
Istoria multiplexării
- Tehnica de multiplexare este utilizată pe scară largă în telecomunicații în care mai multe apeluri telefonice sunt efectuate printr-un singur fir.
- Multiplexarea a apărut în telegrafie la începutul anilor 1870 și este acum utilizată pe scară largă în comunicare.
- George Owen Squier a dezvoltat multiplexarea operatorului de telefonie în 1910.
Conceptul de multiplexare
- Liniile de intrare „n” sunt transmise printr-un multiplexor, iar multiplexorul combină semnalele pentru a forma un semnal compus.
- Semnalul compozit este trecut printr-un demultiplexor, iar demultiplexorul separă semnalul de semnalele componente și le transferă către destinațiile lor respective.
Avantajele multiplexării:
- Mai mult de un semnal poate fi trimis pe un singur mediu.
- Lățimea de bandă a unui mediu poate fi utilizată eficient.
Tehnici de multiplexare
Tehnicile de multiplexare pot fi clasificate astfel:
np.unde
Multiplexare cu diviziune în frecvență (FDM)
- Este o tehnică analogică.
- În diagrama de mai sus, un singur mediu de transmisie este subdivizat în mai multe canale de frecvență, iar fiecare canal de frecvență este dat unor dispozitive diferite. Dispozitivul 1 are un canal de frecvență de la 1 la 5.
- Semnalele de intrare sunt traduse în benzi de frecvență prin utilizarea tehnicilor de modulare și sunt combinate de un multiplexor pentru a forma un semnal compus.
- Scopul principal al FDM este de a subdiviza lățimea de bandă disponibilă în diferite canale de frecvență și de a le aloca pe diferite dispozitive.
- Folosind tehnica de modulare, semnalele de intrare sunt transmise în benzi de frecvență și apoi combinate pentru a forma un semnal compus.
- Purtătorii care sunt utilizați pentru modularea semnalelor sunt cunoscuți ca subpurtători . Ele sunt reprezentate ca f1,f2..fn.
Avantajele FDM:
- FDM este utilizat pentru semnale analogice.
- Procesul FDM este foarte simplu și ușor de modulat.
- Un număr mare de semnale poate fi trimis printr-un FDM simultan.
- Nu necesită nicio sincronizare între emițător și receptor.
Dezavantajele FDM:
- Tehnica FDM este utilizată numai atunci când sunt necesare canale de viteză mică.
- Suferă problema diafoniei.
- Este necesar un număr mare de modulatoare.
- Este nevoie de un canal de bandă mare.
Aplicații ale FDM:
- FDM este utilizat în mod obișnuit în rețelele TV.
- Este folosit în transmisiile FM și AM. Fiecare post de radio FM are frecvențe diferite și sunt multiplexate pentru a forma un semnal compus. Semnalul multiplexat este transmis în aer.
Multiplexarea cu diviziunea în lungime de undă (WDM)
- Multiplexarea cu diviziunea lungimii de undă este aceeași cu FDM, cu excepția faptului că semnalele optice sunt transmise prin cablul de fibră optică.
- WDM este utilizat pe fibra optică pentru a crește capacitatea unei singure fibre.
- Este folosit pentru a utiliza capacitatea de viteză mare de date a cablului de fibră optică.
- Este o tehnică de multiplexare analogică.
- Semnalele optice din surse diferite sunt combinate pentru a forma o bandă mai largă de lumină cu ajutorul multiplexorului.
- La capătul de recepție, demultiplexorul separă semnalele pentru a le transmite către destinațiile lor respective.
- Multiplexarea și Demultiplexarea pot fi realizate prin utilizarea unei prisme.
- Prism poate îndeplini un rol de multiplexor prin combinarea diferitelor semnale optice pentru a forma un semnal compozit, iar semnalul compozit este transmis printr-un cablu de fibră optică.
- Prism efectuează, de asemenea, o operație inversă, adică demultiplexarea semnalului.
Multiplexarea cu diviziune în timp
- Este o tehnică digitală.
- În Tehnica de multiplexare cu divizare în frecvență, toate semnalele funcționează în același timp cu o frecvență diferită, dar în cazul tehnicii de multiplexare cu divizare în timp, toate semnalele funcționează la aceeași frecvență cu timp diferit.
- În Tehnica de multiplexare cu divizare în timp , timpul total disponibil pe canal este distribuit între diferiți utilizatori. Prin urmare, fiecărui utilizator i se alocă un interval de timp diferit cunoscut sub numele de interval de timp în care datele urmează să fie transmise de către expeditor.
- Un utilizator preia controlul asupra canalului pentru o perioadă fixă de timp.
- În tehnica Time Division Multiplexing, datele nu sunt transmise simultan, ci datele sunt transmise unul câte unul.
- În TDM, semnalul este transmis sub formă de cadre. Cadrele conțin un ciclu de intervale de timp în care fiecare cadru conține unul sau mai multe sloturi dedicate fiecărui utilizator.
- Poate fi folosit pentru a multiplexa atât semnale digitale, cât și analogice, dar este utilizat în principal pentru a multiplexa semnale digitale.
Există două tipuri de TDM:
- TDM sincron
- TDM asincron
TDM sincron
- Un TDM sincron este o tehnică în care intervalul de timp este prealocat fiecărui dispozitiv.
- În TDM sincron, fiecărui dispozitiv i se oferă un interval orar, indiferent de faptul că dispozitivul conține sau nu datele.
- Dacă dispozitivul nu are date, atunci slotul va rămâne gol.
- În TDM sincron, semnalele sunt trimise sub formă de cadre. Intervalele orare sunt organizate sub formă de cadre. Dacă un dispozitiv nu are date pentru un anumit interval orar, atunci slotul gol va fi transmis.
- Cele mai populare TDM sincrone sunt multiplexarea T-1, multiplexarea ISDN și multiplexarea SONET.
- Dacă există n dispozitive, atunci există n sloturi.
Conceptul TDM sincron
În figura de mai sus, este implementată tehnica TDM sincronă. Fiecare dispozitiv este alocat cu un interval orar. Intervalele de timp sunt transmise indiferent dacă expeditorul are sau nu date de trimis.
shilpa Shetty
Dezavantajele TDM sincrone:
- Capacitatea canalului nu este utilizată pe deplin, deoarece sloturile goale sunt transmise și care nu au date. În figura de mai sus, primul cadru este complet umplut, dar în ultimele două cadre, unele sloturi sunt goale. Prin urmare, putem spune că capacitatea canalului nu este utilizată eficient.
- Viteza mediului de transmisie ar trebui să fie mai mare decât viteza totală a liniilor de intrare. O abordare alternativă a TDM sincron este multiplexarea cu diviziune a timpului asincronă.
TDM asincron
- Un TDM asincron este cunoscut și ca TDM statistic.
- Un TDM asincron este o tehnică în care intervalele de timp nu sunt fixate ca în cazul TDM sincron. Intervalele de timp sunt alocate numai acelor dispozitive care au datele de trimis. Prin urmare, putem spune că multiplexorul Asynchronous Time Division transmite doar datele de la stațiile de lucru active.
- O tehnică TDM asincronă alocă în mod dinamic intervalele de timp dispozitivelor.
- În TDM asincron, viteza totală a liniilor de intrare poate fi mai mare decât capacitatea canalului.
- Multiplexorul asincron de diviziune a timpului acceptă fluxurile de date primite și creează un cadru care conține numai date fără sloturi goale.
- În TDM asincron, fiecare slot conține o parte de adresă care identifică sursa datelor.
- Diferența dintre TDM asincron și TDM sincron este că multe sloturi în TDM sincron sunt neutilizate, dar în TDM asincron, sloturile sunt utilizate pe deplin. Acest lucru duce la un timp de transmisie mai mic și la utilizarea eficientă a capacității canalului.
- În Synchronous TDM, dacă există n dispozitive de trimitere, atunci există n intervale de timp. În TDM asincron, dacă există n dispozitive de trimitere, atunci există m intervale de timp în care m este mai mic decât n ( m
- Numărul de sloturi dintr-un cadru depinde de analiza statistică a numărului de linii de intrare.
Conceptul de TDM asincron
În diagrama de mai sus, există 4 dispozitive, dar numai două dispozitive trimit datele, adică A și C. Prin urmare, datele lui A și C sunt transmise numai prin linia de transmisie.
Cadrul diagramei de mai sus poate fi reprezentat ca:
Figura de mai sus arată că partea de date conține adresa pentru a determina sursa datelor.