Térosztásos multiplexelés: diagram, működés, előnyök, hátrányok és alkalmazásai

Próbálja Ki A Műszerünket A Problémák Kiküszöbölésére





A távközlési és számítógépes hálózatokban a multiplexelés egy olyan technika, amelyet számos adatjel kombinálására és továbbítására használnak egyetlen médiában. Ban,-ben multiplexelés módszer, multiplexer A (MUX) hardver jelentős szerepet játszik a multiplexelés elérésében azáltal, hogy „n” bemeneti vonalat egyesít egyetlen kimeneti vonal létrehozásához. Tehát ez a módszer főként a sok az egyhez koncepciót követi, ami n-bemeneti vonalat és egyetlen kimeneti vonalat jelent. Különféle típusú multiplexelési technikák léteznek, mint pl. FDM, TDM, CDM , SDM és OFDM. Ez a cikk rövid tájékoztatást nyújt a multiplexelési technikák egyik típusáról, mint pl. térosztásos multiplexelés vagy SDM.


Mi az a térosztásos multiplexelés (SDM)?

Multiplexelési technika vezeték nélküli hálózaton belül kommunikációs rendszer A rendszer kapacitásának növelésére szolgál a felhasználók fizikai elkülönítésének egyszerű kihasználásával, térosztásos multiplexelésként vagy térosztásos multiplexelésként (SDM) ismert. Ebben a multiplexelési technikában több antennák az adó és a vevő mindkét végén párhuzamos kommunikációs csatornák létrehozására szolgálnak. Ezek a kommunikációs csatornák egymástól függetlenek, ami lehetővé teszi, hogy az interferencia kivételével egyidejűleg több felhasználó is továbbítson adatokat egy hasonló frekvenciasávon belül.



A vezeték nélküli kommunikációs rendszer kapacitása javítható egyszerűen több antenna beépítésével függetlenebb csatornák kialakításához. Ezt a multiplexelési technikát gyakran használják vezeték nélküli kommunikációs rendszerekben, például; Wi-Fi, műholdas kommunikációs rendszerek és mobilhálózatok.

SDM tengeralattjáró optikai kábelben, példa

A térosztásos multiplexelés a tenger alatti optikai kábel alkalmazásban három átviteli rendszerre oszlik; egymagos szálas C-sáv, egymagos szálas C+L-sáv és többmagos szálas C-sávos átvitel. A három átviteli rendszer fényútjának diagramja az alábbiakban látható.



A tenger alatti optikai kábeles átviteli rendszer egymagos szálas C-sávja csak EDFA berendezéssel van felszerelve a jel javítására. Az EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier) ​​az OFA egyik fajtája, amely egy optikai erősítő az optikai szál magjában található erbium ionokon keresztül. Az EDFA rendelkezik néhány szolgáltatással, mint például; alacsony zajszint, nagy nyereség és polarizáció független. Az 1,55 μm-es (vagy 1,58 μm-es) sávon belül erősíti fel az optikai jeleket.

  SDM tengeralattjáró optikai kábelben
SDM tengeralattjáró optikai kábelben

Az egymagos C+L-sávú átviteli rendszerhez két EDFA-ra van szükség a két sávos jel megfelelő javításához. A többmagos szálas C-sávos átviteli rendszer nagyon bonyolult, és minden szálas magot ki kell szellőztetni, és be kell vinni a jelerősítőbe, majd az erősítő jelét a többmagos optikai kábelbe kell ventilálni.

  PCBWay

Ha a 3 csatornás átviteli rendszer jel-zaj aránya körülbelül 9,5 dB, akkor az egymagos szálas C+L sávú átviteli rendszernek 37 optikai szálpárra van szüksége a maximális optikai kábelátviteli képesség eléréséhez.

A többmagos szálas C-sávú átviteli rendszernek 19-20 pár szálra van szüksége a legmagasabb átviteli képesség eléréséhez. Az egymagos üvegszálas C+L-sávú átviteli rendszernek mindössze tizenhárom szálas kábelpárra van szüksége a legnagyobb kapacitás elterjesztéséhez; legnagyobb kapacitása azonban csak az egymagos C-sávos szálas átvitel 70%-a.

Az SDM technológiában minden tenger alatti optikai kábel távolsága 60 km-re van beállítva, hogy kiszámítsa a három átviteli rendszer szükséges feszültségét. Az egymagos C-sáv és C+L-sáv 15 kV-os maximális feszültségig alacsonyabb feszültséget igényel. A többsoros FOC átviteli rendszerekhez képest ezek feszültsége kisebb, mivel a többmagos szálas átviteli rendszereknek extra erősítőkre van szükségük az átvitel befejezéséhez.

A térosztásos multiplexelés három átviteli rendszerében az egymagos üvegszálas C+L-sáv és többmagos C-sáv átviteli képessége kisebb, mint az egymagos optikai C-sávos átvitelnél. Az egymagos üvegszálas C-sávos és C+L-hullámú rendszerek alacsonyabb feszültséget és teljesítmény-felhasználást tudnak hasznosítani a többmagos rendszerekhez képest, ha hasonló kapacitás érhető el többmagos rendszeren keresztül.

Térosztásos multiplexelés működik

A térosztásos multiplexelés (SDM) úgy működik, hogy kihasználja a térbeli dimenziót több független adatfolyam egyidejű továbbítására. Íme egy egyszerűsített magyarázat a működéséről:

  • Térbeli elválasztás : Az SDM a különböző adatfolyamok átviteli útvonalainak fizikai elkülönítésére támaszkodik. Ez az elválasztás az átviteli közegtől függően különféle technikákkal érhető el, például különböző optikai szálak, antennaelemek vagy akusztikus utak használatával.
  • Több csatorna : Minden térben elválasztott útvonal külön kommunikációs csatornát jelent. Ezek a csatornák független adatfolyamok egyidejű továbbítására használhatók egymás zavarása nélkül.
  • Adatkódolás és moduláció : Az átvitel előtt az egyes csatornákhoz szánt adatok kódolási és modulációs technikákon esnek át, hogy azokat a kiválasztott médiumon történő átvitelre alkalmas formátummá alakítsák át. Ez jellemzően magában foglalja a digitális adatok átalakítását analóg jelekké, amelyeket meghatározott frekvenciákon vagy az átviteli közegnek megfelelő egyéb tulajdonságokon modulálnak.
  • Egyidejű átvitel : Az adatok kódolása és modulálása után egyidejűleg kerül továbbításra a térben elválasztott csatornákon. Ez az egyidejű átvitel nagyobb adatátvitelt és a rendelkezésre álló kommunikációs erőforrások hatékony kihasználását teszi lehetővé.
  • Vevő dekódolása : A vételi oldalon az összes térbeli csatorna jeleit külön-külön veszik és dolgozzák fel. Minden csatorna demodulálva és dekódolva van az eredeti adatfolyam visszaállítása érdekében. Mivel a csatornák térben el vannak választva, minimális interferencia van köztük, ami megbízható adat-helyreállítást tesz lehetővé.
  • Adatfolyamok integrációja : Végül az összes csatornából visszanyert adatfolyamokat integrálják az eredeti továbbított adatok rekonstruálására. Ez az integrációs folyamat az adott alkalmazástól függ, és olyan feladatokat is magában foglalhat, mint a hibajavítás, a szinkronizálás és az adatok összesítése.

Összességében a térosztásos multiplexelés lehetővé teszi több független adatfolyam egyidejű továbbítását a térbeli elválasztás kihasználásával, ezáltal növelve a kommunikációs kapacitást és hatékonyságot. Általában különféle kommunikációs rendszerekben használják, beleértve az optikai szálas hálózatokat, a vezeték nélküli kommunikációt, a műholdas kommunikációt és a víz alatti akusztikus kommunikációt.

Térosztásos multiplexelési példák

Az SDM első példája a cellás kommunikáció, mivel ebben a kommunikációban a vivőfrekvenciák azonos halmazát ismételten az egymáshoz nem közel eső cellákon belül használják.

  • Optikai szálas kommunikáció : Az optikai kommunikációs rendszerekben több csatorna is továbbítható egyidejűleg ugyanazon a szálon, különböző térbeli útvonalak használatával. Minden térbeli út más-más hullámhosszt (Wavelength Division Multiplexing – WDM) vagy eltérő polarizációs állapotot (Polarization Division Multiplexing – PDM) képviselhet. Ez lehetővé teszi az adatátviteli kapacitás növelését anélkül, hogy további fizikai optikai kábeleket kellene lefektetni.
  • Több antennarendszer : Vezeték nélküli kommunikációban a többszörös bemenetű, több kimenetű (MIMO) rendszerek több antennát használnak mind az adón, mind a vevőn a spektrális hatékonyság javítása érdekében. Mindegyik antennapár egy térbeli csatornát alkot, és ezeken a csatornákon egyidejűleg továbbítják az adatokat, hatékonyan növelve a vezeték nélküli kapcsolat kapacitását.
  • Műholdas kommunikáció : A műholdas kommunikációs rendszerek gyakran alkalmaznak SDM technikákat több jel egyidejű továbbítására különböző frekvenciasávok vagy térbeli utak használatával. Ez lehetővé teszi a műholdas erőforrások hatékonyabb kihasználását és megnövelt adatátvitelt olyan alkalmazásokhoz, mint a műsorszórás, az internetes szolgáltatások és a távérzékelés.
  • Víz alatti akusztikus kommunikáció : Víz alatti környezetben az akusztikus hullámokat kommunikációra használják, mivel képesek nagy távolságokat megtenni. Az SDM több hidrofon és adó használatával is használható térben elválasztott csatornák létrehozására, lehetővé téve több adatfolyam egyidejű továbbítását és a teljes kommunikációs kapacitás növelését.
  • Integrált áramköri összekötők : Elektronikus eszközökön, például számítógépes processzorokon vagy hálózati berendezéseken belül térosztásos multiplexelési technikák alkalmazhatók több komponens vagy mag összekapcsolására egy chipen. A jelek különböző fizikai utakon történő irányításával az adatok egyidejűleg továbbíthatók a különböző feldolgozó egységek között, javítva a rendszer általános teljesítményét és áteresztőképességét.

Előnyök hátrányok

A térosztásos multiplexelés előnyei a következőket tartalmazzák.

  • Az SDM technika javítja az optikai szál térbeli sűrűségét egységnyi keresztmetszetben.
  • Növeli a térbeli átviteli csatornák számát egy közös burkolaton belül.
  • Az SDM az FDM vagy frekvenciaosztásos multiplexelés és a TDM ill időosztásos multiplexelés .
  • Egy adott frekvencia felhasználásával továbbít üzeneteket, így egy adott csatorna egy bizonyos frekvenciasáv ellen egy ideig használható.
  • Ez a multiplexelési technika egyszerűen lehetővé teszi, hogy egy optikai szál több jelet továbbítson, amelyeket különböző hullámhosszakon küldenek, de nem zavarják egymást.
  • Az SDM fejleszti az energiahatékonyságot, és jelentősen csökkenti az egyes bitek költségeit.
  • Az SDM-technika javítja az egyes szálak spektrális hatékonyságát azáltal, hogy egyszerűen multiplexeli a jeleket az ortogonális LP módokon belül FMF (néhány módusú szál) és többmagos szálak esetén.
  • A fejlesztés meglehetősen egyszerű, és nincs szükség alapvető új optikai alkatrészekre.
  • A sávszélesség legjobb kihasználása.
  • A rögzített frekvencia újra használható az SDM-en belül.
  • Az SDM tiszta optikai kábeleken belül is megvalósítható.
  • Az optikai kábelek miatt rendkívül nagy az áteresztőképessége.
  • A frekvencia legjobb kihasználása számos multiplexelési technikának és száloptikának köszönhetően.

A a térosztásos multiplexelés hátrányai a következőket tartalmazzák.

  • Az SDM költsége továbbra is jelentősen emelkedik az átviteli csatornák számának javulása miatt.
  • A multiplexelés összetett algoritmusokat és protokollokat használ a különböző sugárzott jelek egyesítésére és felosztására. Így ez javítja a hálózat nehézségeit, és megnehezíti a karbantartást és a hibaelhárítást.
  • A multiplexelés interferenciát okoz a sugárzott jelek között, ami tönkreteheti a továbbított adatok értékét.
  • Ennek a multiplexelési technikának bizonyos mennyiségű sávszélességre van szüksége a multiplexelési eljáráshoz, ami csökkentheti a valós adatátvitelhez rendelkezésre álló sávszélességet.
  • Ennek a multiplexelésnek a megvalósítása és karbantartása költséges a bonyolultság és a speciális berendezések szükségessége miatt.
  • Ez a multiplexelés megnehezíti az átvitt adatok mentését, mivel több jelet küldenek egy hasonló csatorna felett.
  • Az SDM-ben következtetés adódhat.
  • Az SDM nagy következtetési veszteségekkel néz szembe.
  • Az SDM-ben ugyanazt a frekvenciakészletet vagy ugyanazt a TDM jelkészletet használják két különböző helyen

Térosztásos multiplexelési alkalmazások

A térosztásos multiplexelés alkalmazásai a következőket tartalmazzák.

  • A térosztásos multiplexelést földi hálózatokban két különböző módszerrel alkalmazzák; SDM-kompatibilis komponensek mind az átviteli, mind a kapcsoló infrastruktúrán belül elrendezve (vagy) csak a kapcsoló architektúrán belüli SDM megvalósításban.
  • Térosztásos multiplexelési technika a MIMO vezeték nélküli kommunikáción belül és optikai szál a kommunikációt független, térben elválasztott csatornák sugárzására használják.
  • Az SDM-et a mobilhálózatokban a Multiple Input Multiple Output technológia formájában használják, amely több antennát használ az adó és a vevő mindkét végén, hogy növelje a kommunikációs kapcsolat értékét és képességét.
  • Az SDM az optikai szálas térosztásos multiplexelés megértésének módszerére utal.
  • Az SDM technikát optikai adatátvitelre használják, ahol több térbeli csatornát használnak, mint például a többmagos szálakban.
  • Az optikai szál átvitelére szolgáló térosztásos multiplexelési technika segít leküzdeni a WDM képességkorlátait.
  • Az SDM-et a GSM technológiában használják.

Tehát ez az térosztásos multiplexelés áttekintése , működés, példák, előnyök, hátrányok és alkalmazások. Az SDM technológia megfelel az OFC vagy az optikai szálas kommunikáció növekedési trendjének. Ez a multiplexelési technika az OFC technológia egyik fő innovációja és továbbfejlesztett módja. Itt egy kérdés, hogy mi az időosztásos multiplexelés vagy TDM?