Multiplexovanie je technika používaná na kombinovanie a odosielanie viacerých dátových tokov cez jedno médium. Proces kombinovania dátových tokov je známy ako multiplexovanie a hardvér používaný na multiplexovanie je známy ako multiplexor.
Multiplexovanie sa dosahuje pomocou zariadenia nazývaného Multiplexer ( MUX ), ktorý kombinuje n vstupných riadkov na vytvorenie jedného výstupného riadku. Pri multiplexovaní nasleduje mnoho ku jednej, t.j. n vstupných riadkov a jeden výstupný riadok.
Demultiplexovanie sa dosahuje pomocou zariadenia nazývaného Demultiplexer ( DEMUX ) k dispozícii na prijímacej strane. DEMUX rozdeľuje signál na jednotlivé signály (jeden vstup a n výstupov). Preto môžeme povedať, že demultiplexovanie sa riadi prístupom one-to-many.
Prečo multiplexovanie?
- Prenosové médium sa používa na odosielanie signálu od odosielateľa k prijímaču. Médium môže mať súčasne iba jeden signál.
- Ak existuje viacero signálov na zdieľanie jedného média, potom sa médium musí rozdeliť tak, aby každý signál dostal určitú časť dostupnej šírky pásma. Napríklad: Ak existuje 10 signálov a šírka pásma média je 100 jednotiek, potom je 10 jednotiek zdieľaných každým signálom.
- Keď viaceré signály zdieľajú spoločné médium, existuje možnosť kolízie. Na zabránenie takejto kolízii sa používa koncept multiplexovania.
- Prenosové služby sú veľmi drahé.
História multiplexovania
- Technika multiplexovania je široko používaná v telekomunikáciách, v ktorých sa niekoľko telefónnych hovorov vedie cez jeden kábel.
- Multiplexovanie vzniklo v telegrafii na začiatku 70. rokov 19. storočia av súčasnosti sa široko používa v komunikácii.
- George Owen Squier vyvinul multiplexovanie telefónneho operátora v roku 1910.
Koncept multiplexovania
- Vstupné linky 'n' sa prenášajú cez multiplexer a multiplexor spája signály do zloženého signálu.
- Zložený signál prechádza cez demultiplexor a demultiplexor oddeľuje signál od komponentných signálov a prenáša ich do ich príslušných cieľov.
Výhody multiplexovania:
- Cez jedno médium možno odoslať viac ako jeden signál.
- Šírka pásma média sa dá efektívne využiť.
Techniky multiplexovania
Techniky multiplexovania možno klasifikovať ako:
Frekvenčne delené multiplexovanie (FDM)
- Ide o analógovú techniku.
- Vo vyššie uvedenom diagrame je jedno prenosové médium rozdelené do niekoľkých frekvenčných kanálov a každý frekvenčný kanál je pridelený rôznym zariadeniam. Zariadenie 1 má frekvenčný kanál v rozsahu od 1 do 5.
- Vstupné signály sú preložené do frekvenčných pásiem pomocou modulačných techník a sú kombinované multiplexorom, aby vytvorili kompozitný signál.
- Hlavným cieľom FDM je rozdeliť dostupnú šírku pásma na rôzne frekvenčné kanály a prideliť ich rôznym zariadeniam.
- Pomocou modulačnej techniky sa vstupné signály prenesú do frekvenčných pásiem a potom sa skombinujú do zloženého signálu.
- Nosiče, ktoré sa používajú na moduláciu signálov, sú známe ako subdopravcov . Sú reprezentované ako f1,f2..fn.
Výhody FDM:
- FDM sa používa pre analógové signály.
- Proces FDM je veľmi jednoduchý a ľahko modulovateľný.
- Cez FDM je možné súčasne posielať veľké množstvo signálov.
- Nevyžaduje žiadnu synchronizáciu medzi odosielateľom a príjemcom.
Nevýhody FDM:
- Technika FDM sa používa iba vtedy, keď sú potrebné nízkorýchlostné kanály.
- Trpí problémom presluchu.
- Vyžaduje sa veľký počet modulátorov.
- Vyžaduje kanál s veľkou šírkou pásma.
Aplikácie FDM:
reagovať inline štýlom
- FDM sa bežne používa v televíznych sieťach.
- Používa sa vo vysielaní FM a AM. Každá rozhlasová stanica FM má rôzne frekvencie a sú multiplexované, aby vytvorili zložený signál. Multiplexný signál sa prenáša vzduchom.
Wavelength Division Multiplexing (WDM)
- Multiplexovanie s delením vlnovej dĺžky je rovnaké ako pri FDM s výnimkou toho, že optické signály sa prenášajú cez kábel z optických vlákien.
- WDM sa používa na optických vláknach na zvýšenie kapacity jedného vlákna.
- Používa sa na využitie vysokej prenosovej rýchlosti kábla z optických vlákien.
- Ide o analógovú multiplexnú techniku.
- Optické signály z rôznych zdrojov sa pomocou multiplexora kombinujú do širšieho pásma svetla.
- Na prijímacom konci demultiplexor oddeľuje signály, aby ich preniesol do ich príslušných cieľov.
- Multiplexovanie a demultiplexovanie je možné dosiahnuť použitím hranola.
- Hranol môže vykonávať úlohu multiplexora kombinovaním rôznych optických signálov za vzniku kompozitného signálu a kompozitný signál sa prenáša cez optický kábel.
- Prism tiež vykonáva reverznú operáciu, t.j. demultiplexovanie signálu.
Multiplexovanie s časovým delením
- Ide o digitálnu techniku.
- Pri technike multiplexovania s frekvenčným delením všetky signály pracujú v rovnakom čase s rôznou frekvenciou, ale v prípade techniky multiplexovania s časovým delením všetky signály pracujú na rovnakej frekvencii s rôznym časom.
- In Technika multiplexovania s časovým delením , je celkový čas dostupný na kanáli rozdelený medzi rôznych používateľov. Preto je každému užívateľovi pridelený iný časový interval známy ako časový úsek, v ktorom má odosielateľ prenášať dáta.
- Používateľ prevezme kontrolu nad kanálom na pevne stanovený čas.
- V technike multiplexovania s časovým delením sa údaje neprenášajú súčasne, ale údaje sa prenášajú jeden po druhom.
- V TDM sa signál prenáša vo forme rámcov. Rámce obsahujú cyklus časových úsekov, v ktorých každý rámec obsahuje jeden alebo viac úsekov vyhradených každému užívateľovi.
- Môže sa použiť na multiplexovanie digitálnych aj analógových signálov, ale hlavne na multiplexovanie digitálnych signálov.
Existujú dva typy TDM:
- Synchrónny TDM
- Asynchrónny TDM
Synchrónny TDM
- Synchrónny TDM je technika, pri ktorej je každému zariadeniu vopred priradený časový úsek.
- V synchrónnom TDM má každé zariadenie určitý časový úsek bez ohľadu na to, či zariadenie obsahuje dáta alebo nie.
- Ak zariadenie nemá žiadne údaje, slot zostane prázdny.
- V synchrónnom TDM sa signály posielajú vo forme rámcov. Časové úseky sú organizované vo forme rámcov. Ak zariadenie nemá údaje pre konkrétny časový úsek, prenesie sa prázdny slot.
- Najpopulárnejšie synchrónne TDM sú T-1 multiplexovanie, ISDN multiplexovanie a SONET multiplexovanie.
- Ak existuje n zariadení, potom existuje n slotov.
Koncept synchrónneho TDM
Na obrázku vyššie je implementovaná technika synchrónneho TDM. Každému zariadeniu je priradený určitý časový úsek. Časové úseky sa prenášajú bez ohľadu na to, či má odosielateľ dáta na odoslanie alebo nie.
Nevýhody synchrónneho TDM:
pátranie protivníka
- Kapacita kanála nie je plne využitá, keďže sa prenášajú aj prázdne sloty, ktoré nemajú žiadne dáta. Na obrázku vyššie je prvá snímka úplne vyplnená, ale v posledných dvoch snímkach sú niektoré sloty prázdne. Preto môžeme povedať, že kapacita kanála nie je využívaná efektívne.
- Rýchlosť prenosového média by mala byť väčšia ako celková rýchlosť vstupných liniek. Alternatívnym prístupom k synchrónnemu TDM je asynchrónne multiplexovanie s časovým delením.
Asynchrónny TDM
- Asynchrónny TDM je známy aj ako štatistický TDM.
- Asynchrónny TDM je technika, v ktorej časové úseky nie sú fixné ako v prípade synchrónneho TDM. Časové sloty sú pridelené len tým zariadeniam, ktoré majú dáta na odoslanie. Dá sa teda povedať, že asynchrónny multiplexor s časovým delením prenáša iba dáta z aktívnych pracovných staníc.
- Asynchrónna technika TDM dynamicky prideľuje časové úseky zariadeniam.
- V asynchrónnom TDM môže byť celková rýchlosť vstupných liniek väčšia ako kapacita kanála.
- Asynchrónny multiplexor s časovým delením prijíma prichádzajúce dátové toky a vytvára rámec, ktorý obsahuje iba dáta bez prázdnych slotov.
- V asynchrónnom TDM obsahuje každý slot časť adresy, ktorá identifikuje zdroj údajov.
- Rozdiel medzi asynchrónnym TDM a synchrónnym TDM je v tom, že veľa slotov v synchrónnom TDM je nevyužitých, ale v asynchrónnom TDM sú sloty plne využité. To vedie k kratšiemu prenosovému času a efektívnemu využitiu kapacity kanála.
- Ak v synchrónnom TDM existuje n vysielacích zariadení, potom existuje n časových slotov. Ak v asynchrónnom TDM existuje n vysielacích zariadení, potom existuje m časových úsekov, kde m je menšie ako n ( m
- Počet slotov v rámci závisí od štatistickej analýzy počtu vstupných riadkov.
Koncept asynchrónneho TDM
Vo vyššie uvedenom diagrame sú 4 zariadenia, ale iba dve zariadenia posielajú dáta, t. j. A a C. Preto sa dáta A a C prenášajú iba cez prenosovú linku.
Rámec vyššie uvedeného diagramu môže byť reprezentovaný ako:
Vyššie uvedený obrázok ukazuje, že dátová časť obsahuje adresu na určenie zdroja dát.