Multiplexering är en teknik som används för att kombinera och skicka flera dataströmmar över ett enda medium. Processen att kombinera dataströmmarna är känd som multiplexering och hårdvara som används för multiplexering är känd som en multiplexer.
Multiplexering uppnås genom att använda en enhet som kallas Multiplexer ( MUX ) som kombinerar n ingångslinjer för att generera en enda utgångslinje. Multiplexering följer många-till-en, dvs n ingångslinjer och en utgångslinje.
Demultiplexering uppnås genom att använda en enhet som heter Demultiplexer ( DEMUX ) tillgänglig i mottagaren. DEMUX separerar en signal i dess komponentsignaler (en ingång och n utgångar). Därför kan vi säga att demultiplexing följer en-till-många-metoden.
Varför multiplexering?
- Sändningsmediet används för att skicka signalen från sändare till mottagare. Mediet kan bara ha en signal åt gången.
- Om det finns flera signaler att dela på ett medium, måste mediet delas på ett sådant sätt att varje signal ges en del av den tillgängliga bandbredden. Till exempel: Om det finns 10 signaler och bandbredden på mediet är 100 enheter, delas de 10 enheterna av varje signal.
- När flera signaler delar det gemensamma mediet finns det risk för kollision. Multiplexeringskoncept används för att undvika sådan kollision.
- Överföringstjänster är mycket dyra.
Historia om multiplexering
- Multiplexteknik används i stor utsträckning inom telekommunikation där flera telefonsamtal förs genom en enda tråd.
- Multiplexering har sitt ursprung i telegrafi i början av 1870-talet och används nu flitigt inom kommunikation.
- George Owen Squier utvecklade telefonoperatörsmultiplex år 1910.
Begreppet multiplexering
- 'n' ingångslinjerna sänds genom en multiplexor och multiplexorn kombinerar signalerna för att bilda en sammansatt signal.
- Den sammansatta signalen leds genom en demultiplexerare och demultiplexeraren separerar en signal till komponentsignaler och överför dem till sina respektive destinationer.
Fördelar med multiplexering:
- Mer än en signal kan skickas över ett enda medium.
- Bandbredden för ett medium kan utnyttjas effektivt.
Multiplexeringstekniker
Multiplexeringstekniker kan klassificeras som:
Frekvensdelningsmultiplexering (FDM)
- Det är en analog teknik.
- I diagrammet ovan är ett enda överföringsmedium uppdelat i flera frekvenskanaler, och varje frekvenskanal ges till olika enheter. Enhet 1 har en frekvenskanal från 1 till 5.
- Insignalerna översätts till frekvensband genom att använda moduleringstekniker, och de kombineras av en multiplexor för att bilda en sammansatt signal.
- Huvudsyftet med FDM är att dela upp den tillgängliga bandbredden i olika frekvenskanaler och allokera dem till olika enheter.
- Med användning av moduleringstekniken sänds insignalerna till frekvensband och kombineras sedan för att bilda en sammansatt signal.
- Bärarna som används för att modulera signalerna är kända som underbärare . De representeras som f1,f2..fn.
Fördelar med FDM:
- FDM används för analoga signaler.
- FDM-processen är mycket enkel och enkel modulering.
- Ett stort antal signaler kan skickas genom en FDM samtidigt.
- Det kräver ingen synkronisering mellan avsändare och mottagare.
Nackdelar med FDM:
unix toppkommando
- FDM-teknik används endast när låghastighetskanaler krävs.
- Den lider av problemet med överhörning.
- Ett stort antal modulatorer krävs.
- Det kräver en kanal med hög bandbredd.
Tillämpningar av FDM:
- FDM används ofta i TV-nätverk.
- Den används i FM- och AM-sändningar. Varje FM-radiostation har olika frekvenser och de multiplexeras för att bilda en sammansatt signal. Den multiplexerade signalen sänds i luften.
Våglängdsmultiplexering (WDM)
- Våglängdsmultiplexering är samma som FDM förutom att de optiska signalerna överförs genom den fiberoptiska kabeln.
- WDM används på fiberoptik för att öka kapaciteten hos en enskild fiber.
- Den används för att utnyttja fiberoptisk kabels höga datahastighetskapacitet.
- Det är en analog multiplexeringsteknik.
- Optiska signaler från olika källor kombineras för att bilda ett bredare ljusband med hjälp av multiplexor.
- Vid den mottagande änden separerar demultiplexern signalerna för att sända dem till deras respektive destinationer.
- Multiplexering och demultiplexering kan uppnås genom att använda ett prisma.
- Prisma kan utföra en multiplexerroll genom att kombinera de olika optiska signalerna för att bilda en sammansatt signal, och den sammansatta signalen överförs genom en fiberoptisk kabel.
- Prisma utför också en omvänd operation, dvs demultiplexering av signalen.
Time Division Multiplexing
- Det är en digital teknik.
- I Frequency Division Multiplexing Technique arbetar alla signaler samtidigt med olika frekvens, men i fallet med Time Division Multiplexing-teknik arbetar alla signaler på samma frekvens med olika tid.
- I Time Division Multiplexing-teknik , den totala tiden som är tillgänglig i kanalen fördelas på olika användare. Därför tilldelas varje användare olika tidsintervall, känt som en tidslucka, vid vilken data ska överföras av avsändaren.
- En användare tar kontroll över kanalen under en bestämd tid.
- I Time Division Multiplexing-teknik sänds inte data samtidigt utan data överförs en i taget.
- I TDM sänds signalen i form av ramar. Ramar innehåller en cykel av tidsluckor där varje ram innehåller en eller flera luckor dedikerade till varje användare.
- Den kan användas för att multiplexera både digitala och analoga signaler men används främst för att multiplexera digitala signaler.
Det finns två typer av TDM:
- Synkron TDM
- Asynkron TDM
Synkron TDM
- En Synchronous TDM är en teknik där tidslucka är förtilldelad till varje enhet.
- I Synchronous TDM ges varje enhet en viss tidslucka oavsett om enheten innehåller data eller inte.
- Om enheten inte har några data kommer platsen att förbli tom.
- I Synchronous TDM skickas signaler i form av ramar. Tidsluckor är organiserade i form av ramar. Om en enhet inte har data för en viss tidslucka kommer den tomma luckan att sändas.
- De mest populära Synchronous TDM är T-1 multiplexing, ISDN multiplexing och SONET multiplexing.
- Om det finns n enheter, så finns det n platser.
Begreppet Synkron TDM
I figuren ovan är Synchronous TDM-tekniken implementerad. Varje enhet tilldelas en viss tidslucka. Tidsluckorna sänds oavsett om avsändaren har data att skicka eller inte.
Nackdelar med Synchronous TDM:
- Kanalens kapacitet utnyttjas inte fullt ut eftersom de tomma luckorna också sänds som saknar data. I figuren ovan är den första ramen helt fylld, men i de två sista ramarna är några luckor tomma. Därför kan vi säga att kanalens kapacitet inte utnyttjas effektivt.
- Hastigheten på transmissionsmediet bör vara större än den totala hastigheten för ingångsledningarna. Ett alternativt tillvägagångssätt till Synchronous TDM är Asynchronous Time Division Multiplexing.
Asynkron TDM
- En asynkron TDM är också känd som Statistisk TDM.
- En asynkron TDM är en teknik där tidsluckor inte är fixerade som i fallet med Synchronous TDM. Tidsluckor tilldelas endast de enheter som har data att skicka. Därför kan vi säga att Asynchronous Time Division multiplexor endast överför data från aktiva arbetsstationer.
- En asynkron TDM-teknik allokerar dynamiskt tidsluckor till enheterna.
- I Asynkron TDM kan den totala hastigheten för ingångsledningarna vara större än kanalens kapacitet.
- Asynkron tidsdelningsmultiplexor accepterar de inkommande dataströmmarna och skapar en ram som endast innehåller data utan tomma luckor.
- I Asynkron TDM innehåller varje lucka en adressdel som identifierar källan till data.
- Skillnaden mellan Asynkron TDM och Synchronous TDM är att många platser i Synchronous TDM är outnyttjade, men i Asynkron TDM är slots fullt utnyttjade. Detta leder till den kortare sändningstiden och ett effektivt utnyttjande av kanalens kapacitet.
- I Synchronous TDM, om det finns n sändande enheter, så finns det n tidsluckor. I asynkron TDM, om det finns n sändande enheter, så finns det m tidsluckor där m är mindre än n ( m
- Antalet luckor i en ram beror på den statistiska analysen av antalet inmatningslinjer.
Begreppet Asynkron TDM
I diagrammet ovan finns det 4 enheter, men endast två enheter skickar data, det vill säga A och C. Därför överförs data från A och C endast genom transmissionslinjen.
Ramen av diagrammet ovan kan representeras som:
Ovanstående figur visar att datadelen innehåller adressen för att fastställa källan till data.