Multipleksiranje je tehnika, ki se uporablja za združevanje in pošiljanje več podatkovnih tokov prek enega medija. Postopek združevanja podatkovnih tokov je znan kot multipleksiranje, strojna oprema, ki se uporablja za multipleksiranje, pa je znana kot multiplekser.
Multipleksiranje se doseže z uporabo naprave, imenovane Multiplekser ( MUX ), ki združuje n vhodnih vrstic za ustvarjanje ene same izhodne vrstice. Multipleksiranje sledi več proti ena, tj. n vhodnih vrstic in ena izhodna vrstica.
Demultipleksiranje se doseže z uporabo naprave, imenovane Demultiplekser ( DEMUX ) na voljo na prejemnem koncu. DEMUX loči signal na njegove komponente (en vhod in n izhodov). Zato lahko rečemo, da demultipleksiranje sledi pristopu ena proti mnogo.
Zakaj multipleksiranje?
- Prenosni medij se uporablja za pošiljanje signala od pošiljatelja do prejemnika. Medij ima lahko samo en signal naenkrat.
- Če obstaja več signalov za skupno rabo enega medija, mora biti medij razdeljen tako, da ima vsak signal določen del razpoložljive pasovne širine. Na primer: če obstaja 10 signalov in je pasovna širina medija 100 enot, si vsak signal deli 10 enot.
- Če si več signalov deli skupni medij, obstaja možnost kolizije. Koncept multipleksiranja se uporablja za izogibanje takšnemu trku.
- Storitve prenosa so zelo drage.
Zgodovina multipleksiranja
- Tehnika multipleksiranja se pogosto uporablja v telekomunikacijah, kjer poteka več telefonskih klicev po eni sami žici.
- Multipleksiranje izvira iz telegrafije v zgodnjih 1870-ih in se zdaj pogosto uporablja v komunikaciji.
- George Owen Squier je razvil multipleksiranje telefonskega operaterja leta 1910.
Koncept multipleksiranja
- Vhodnih vrstic 'n' se prenaša skozi multiplekser, ki združuje signale v sestavljeni signal.
- Sestavljeni signal gre skozi demultiplekser in demultiplekser loči signal na komponentne signale in jih prenese na njihove cilje.
Prednosti multipleksiranja:
- Preko enega medija je mogoče poslati več kot en signal.
- Pasovno širino medija je mogoče učinkovito izkoristiti.
Tehnike multipleksiranja
Tehnike multipleksiranja lahko razvrstimo kot:
Frekvenčno razdeljeno multipleksiranje (FDM)
- To je analogna tehnika.
- V zgornjem diagramu je en prenosni medij razdeljen na več frekvenčnih kanalov in vsak frekvenčni kanal je dodeljen različnim napravam. Naprava 1 ima frekvenčni kanal v območju od 1 do 5.
- Vhodni signali so prevedeni v frekvenčne pasove z uporabo modulacijskih tehnik, ki jih združi multiplekser, da tvorijo sestavljeni signal.
- Glavni cilj FDM je razdeliti razpoložljivo pasovno širino na različne frekvenčne kanale in jih dodeliti različnim napravam.
- S tehniko modulacije se vhodni signali prenesejo v frekvenčne pasove in nato združijo v sestavljeni signal.
- Nosilci, ki se uporabljajo za modulacijo signalov, so znani kot podnosilci . Predstavljeni so kot f1,f2..fn.
Prednosti FDM:
- FDM se uporablja za analogne signale.
- Postopek FDM je zelo preprosta in enostavna modulacija.
- Skozi FDM je mogoče hkrati poslati veliko število signalov.
- Ne zahteva nobene sinhronizacije med pošiljateljem in prejemnikom.
Slabosti FDM:
- Tehnika FDM se uporablja le, kadar so potrebni kanali nizke hitrosti.
- Ima težave s preslušavanjem.
- Potrebno je veliko število modulatorjev.
- Zahteva visoko pasovno širino kanala.
Uporaba FDM:
- FDM se pogosto uporablja v televizijskih omrežjih.
- Uporablja se pri oddajanju FM in AM. Vsaka radijska postaja FM ima različne frekvence in te so multipleksirane, da tvorijo sestavljeni signal. Multipleksirani signal se prenaša po zraku.
Multipleksiranje po valovni dolžini (WDM)
- Multipleksiranje z delitvijo valovnih dolžin je enako kot FDM, le da se optični signali prenašajo po optičnem kablu.
- WDM se uporablja na optičnih vlaknih za povečanje zmogljivosti posameznega vlakna.
- Uporablja se za izkoriščanje zmogljivosti visoke hitrosti prenosa podatkov optičnega kabla.
- To je tehnika analognega multipleksiranja.
- Optični signali iz različnih virov se združijo v širši pas svetlobe s pomočjo multiplekserja.
- Na sprejemnem koncu demultipleksor ločuje signale, da jih prenese na svoje cilje.
- Multipleksiranje in demultipleksiranje je mogoče doseči z uporabo prizme.
- Prism lahko opravlja vlogo multiplekserja tako, da združuje različne optične signale v sestavljeni signal, sestavljeni signal pa se prenaša po optičnem kablu.
- Prism izvaja tudi obratno operacijo, tj. demultipleksiranje signala.
Multipleksiranje s časovno delitvijo
- Je digitalna tehnika.
- Pri tehniki frekvenčnega multipleksiranja vsi signali delujejo istočasno z različno frekvenco, v primeru tehnike časovnega multipleksiranja pa vsi signali delujejo na isti frekvenci z različnim časom.
- notri Tehnika časovnega multipleksiranja , je skupni čas, ki je na voljo v kanalu, porazdeljen med različne uporabnike. Zato je vsakemu uporabniku dodeljen različen časovni interval, znan kot časovna reža, v kateri mora pošiljatelj poslati podatke.
- Uporabnik prevzame nadzor nad kanalom za določen čas.
- Pri tehniki časovnega multipleksiranja se podatki ne prenašajo istočasno, temveč se prenašajo posamezno.
- Pri TDM se signal prenaša v obliki okvirjev. Okvirji vsebujejo cikel časovnih rež, v katerih vsak okvir vsebuje eno ali več rež, namenjenih vsakemu uporabniku.
- Uporablja se lahko za multipleksiranje digitalnih in analognih signalov, vendar se uporablja predvsem za multipleksiranje digitalnih signalov.
Obstajata dve vrsti TDM:
- Sinhroni TDM
- Asinhroni TDM
Sinhroni TDM
- Sinhroni TDM je tehnika, pri kateri je časovna reža vnaprej dodeljena vsaki napravi.
- V sinhronem TDM je vsaki napravi dodeljen določen čas, ne glede na to, ali naprava vsebuje podatke ali ne.
- Če naprava nima nobenih podatkov, bo reža ostala prazna.
- Pri sinhronem TDM se signali pošiljajo v obliki okvirjev. Časovni reži so organizirani v obliki okvirjev. Če naprava nima podatkov za določeno časovno režo, bo poslana prazna reža.
- Najbolj priljubljeni sinhroni TDM so T-1 multipleksiranje, ISDN multipleksiranje in SONET multipleksiranje.
- Če obstaja n naprav, potem obstaja n rež.
Koncept sinhronega TDM
Na zgornji sliki je implementirana tehnika sinhronega TDM. Vsaki napravi je dodeljen določen čas. Časovni reži se prenašajo ne glede na to, ali ima pošiljatelj podatke za pošiljanje ali ne.
Slabosti sinhronega TDM:
- Zmogljivost kanala ni v celoti izkoriščena, saj se prenašajo tudi prazne reže, ki nimajo podatkov. Na zgornji sliki je prvi okvir popolnoma zapolnjen, v zadnjih dveh okvirjih pa je nekaj rež praznih. Zato lahko rečemo, da zmogljivost kanala ni učinkovito izkoriščena.
- Hitrost prenosnega medija mora biti večja od skupne hitrosti vhodnih vodov. Alternativni pristop k sinhronemu TDM je asinhrono časovno razdeljeno multipleksiranje.
Asinhroni TDM
- Asinhroni TDM je znan tudi kot statistični TDM.
- Asinhroni TDM je tehnika, pri kateri časovne reže niso fiksne, kot v primeru sinhronega TDM. Časovni reži so dodeljeni samo tistim napravam, ki imajo podatke za pošiljanje. Zato lahko rečemo, da asynchronous Time Division multipleksor prenaša le podatke iz aktivnih delovnih postaj.
- Asinhrona tehnika TDM dinamično dodeli časovne reže napravam.
- Pri asinhronem TDM je lahko skupna hitrost vhodnih linij večja od zmogljivosti kanala.
- Asinhroni multipleksor s časovno delitvijo sprejme dohodne podatkovne tokove in ustvari okvir, ki vsebuje samo podatke brez praznih rež.
- V asinhronem TDM vsaka reža vsebuje naslovni del, ki identificira vir podatkov.
- Razlika med asinhronim TDM in sinhronim TDM je v tem, da je veliko rež v sinhronem TDM neizkoriščenih, v asinhronem TDM pa so reže v celoti izkoriščene. To vodi do krajšega časa prenosa in učinkovite izrabe zmogljivosti kanala.
- Če je v sinhronem TDM n oddajnih naprav, je na voljo n časovnih rež. V asinhronem TDM, če obstaja n oddajnih naprav, potem obstaja m časovnih rež, kjer je m manjši od n ( m
- Število rež v okvirju je odvisno od statistične analize števila vhodnih vrstic.
Koncept asinhronega TDM
V zgornjem diagramu so 4 naprave, vendar le dve napravi pošiljata podatke, tj. A in C. Zato se podatki A in C prenašajo samo prek prenosnega voda.
Okvir zgornjega diagrama je lahko predstavljen kot:
Zgornja slika prikazuje, da podatkovni del vsebuje naslov za določitev vira podatkov.