Введение в мультиплексирование: основы телекоммуникаций
Мультиплексирование было разработано в начале 1870-х годов, но в конце 20-го века оно стало гораздо более применимым к цифровой телекоммуникации. Сегодня мультиплексирование с частотным разделением (FDM), мультиплексирование с временным разделением (TDM) и мультиплексирование с разделением по длине волны (WDM) стали чрезвычайно важным активом для телекоммуникационных процессов и значительно улучшили способ передачи и приема независимых сигналов через AM и FM-радио, телефонные линии и оптические волокна.
Рекомендуемый уровень
начинающий
Понимание мультиплексирования
Телекоммуникации, такие как радио, телефон и телевидение, используют метод, называемый мультиплексированием, - сокращенный до «мультиплексирования» - для передачи и получения информации. Мультиплексирование предназначено для отправки многочисленных аналоговых сигналов или цифровых потоков через одну общую линию передачи. Мультиплексоры или сокращенные до MUX сигналы амальгамы, которые передаются от нескольких устройств по линии передачи.
Интегральная схема считывает и анализирует каждый отдельный сигнал или поток цифровых данных, вводимых в MUX, и затем назначает каждый временной интервал фиксированной длины. После присвоения MUX теперь имеет так называемый единый композитный сигнал и передает часть данных из каждого слота в течение фиксированного интервала времени через высокоскоростную линию передачи. На другом конце высокоскоростной линии передачи композитный сигнал повторно анализируется и разделяется демультиплексором или DEMUX. На следующем рисунке показан поток, по которому цифровые данные передаются и принимаются от одного устройства к другому посредством использования одного мультиплексора и демультиплексора в системах FDM, TDM и WDM.
Мультиплексирование с частотным разделением
FDM в основном использует аналоговые сигналы сообщений, а не цифровые потоки данных. Это схема, в которой вся полоса пропускания, которая доступна в источнике данных, делится между подканалами, каждая из которых имеет разную частоту. Затем каждый подканал передает отдельные сигналы через линию передачи или совокупный канал. Подканалы могут перемещаться независимо по линии передачи, или они могут перемещаться одновременно, кроме друг друга. Эти два типа путешествий представляют собой два типа передач, которые мы используем каждый день.
Мультиплексирование посредством радиовещания, будь то амплитудная модуляция или частотная модуляция (AM и FM), генерирует станцию, в которую вы можете настраиваться. Мы можем слушать только одну станцию, потому что каждый передаваемый поток данных относится к отдельной радиостанции и регулируется другим провайдером. Если бы это было неверно, между каждой станцией было бы перекрытие, вызывающее нежелательный статический шум. Напротив, из TDM, если цифровой сигнал пытается передать, его необходимо сначала преобразовать в аналоговую форму, прежде чем его можно будет интерпретировать по линии передачи.
В то время как мультиплексирование по кабельному телевидению аналогично радиовещанию, все каналы передаются одновременно, в то время как телевизор принимает их «настраивается» на конкретный канал потока данных. Между каждым каналом нет помех, потому что каждый сигнал расположен достаточно далеко друг от друга на частоте, когда отдельные каналы не перекрываются. Эта схема данных обычно передается через коаксиальный кабель, оптическое волокно или с помощью радиопередатчика.
Что такое мультиплексирование с временным разделением «точка A до точки B», все еще существует несколько различных способов, с помощью которых системы TDM могут быть оптимизированы для более эффективной работы для разных задач
Общие системы TDM используют одну из двух обычных схем мультиплексирования: бит-чередование или байтовый чередование. Слот фиксированного времени структуры либо задан бит (либо 1 для true, либо 0 для false), либо байт, который может содержать до 8 бит для представления целого, символа или символа. Для схемы с битовым чередованием временные интервалы фиксированного времени структуры задаются бит (либо 1 для истинного оператора, либо 0 для ложного оператора).
Передача через мультиплексирование с разделением по длине волны
Этот метод мультиплексирования показал, что он более полезен для телекоммуникационных компаний в конце 20-го века из-за емкости потоков данных, которые могут быть отправлены через оптоволоконные кабели. Передача через WDM возможна, поскольку метод объединяет многочисленные сигналы данных на лазерных пучках на разных длинах волн инфракрасного излучения вдоль линий передачи. WDM использует волоконно-оптические кабели для передачи большого количества потоков данных, что благоприятствует традиционному использованию систем FDM и TDM. Эта система похожа на FDM, но, альтернативно, ее метод имеет место на инфракрасном (ИК) конце электромагнитного спектра. На следующем рисунке показан каждый канал потока данных, объединенный в белый свет, который передается по одному оптоволоконному кабелю.
В начале системы лазер управляется одним набором сигналов данных, а в приемной и системе есть инфракрасные чувствительные фильтры, которые направляют каждый сигнал к месту назначения. В мультиплексоре каждый поток данных, проходящий через волоконный кабель, имеет разный уровень энергии, переводящийся на другую длину ИК-волны. После объединения в мультиплексор через призму он передается через общий волоконно-оптический кабель, и они снова разделяются с помощью другой призмы на демультиплексоре.
Надеюсь, эта статья предоставила вам достаточно информации в понимании основных приложений, концепций и конструкций того, как мультиплексирование используется в телекоммуникационных процессах. Если у вас есть вопросы или замечания, не забудьте оставить комментарий!