Multiplexovanie v telekomunikačných a počítačových sieťach je typ techniky používanej na kombinovanie a prenos početných dátových signálov cez jediné médium. V multiplexovanie metóda, multiplexer (MUX) hardvér hrá významnú úlohu pri dosahovaní multiplexovania zlúčením „n“ vstupných liniek, aby sa vytvorila jedna výstupná linka. Táto metóda teda vychádza hlavne z konceptu many-to-one, čo znamená n-vstupných liniek a jednu výstupnú linku. Existujú rôzne typy techník multiplexovania, napr. FDM, TDM, CDM , SDM a OFDM. Tento článok poskytuje stručné informácie o jednom z typov techník multiplexovania, ako je; multiplexovanie s delením priestoru alebo SDM.

“3fázové motory, ako fungujú ”

Čo je to Space Division Multiplexing (SDM)?

Technika multiplexovania v rámci bezdrôtovej siete komunikačný systém sa používa na zvýšenie kapacity systému jednoduchým využitím fyzického oddelenia používateľov, je známe ako multiplexovanie s priestorovým delením alebo multiplexovanie s priestorovým delením (SDM). V tejto technike multiplexovania niekoľko antény sa používajú na oboch koncoch vysielača a prijímača na vytvorenie paralelných komunikačných kanálov. Tieto komunikačné kanály sú na sebe nezávislé, čo umožňuje niekoľkým používateľom súčasne prenášať dáta v rámci podobného frekvenčného pásma s výnimkou rušenia.

Kapacita bezdrôtového komunikačného systému môže byť vylepšená jednoduchým zahrnutím viacerých antén na vytvorenie viac nezávislých kanálov. Táto technika multiplexovania sa bežne používa v bezdrôtových komunikačných systémoch, ako sú; Wi-Fi, satelitné komunikačné systémy a mobilné siete.

Príklad SDM v podmorskom optickom kábli

Priestorový multiplex v aplikácii podmorského optického kábla je rozdelený do troch prenosových systémov; Prenos v pásme C s jedným jadrom, jednojadrovým vláknom v pásme C + L a viacjadrovým vláknom v pásme C. Schéma dráhy svetla troch prenosových systémov je znázornená nižšie.

Jednojadrové vlákno C-pásmo v podmorskom optickom káblovom prenosovom systéme je vybavené iba zariadením EDFA na zlepšenie signálu. EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier) je jeden druh OFA, ktorý je optickým zosilňovačom prostredníctvom erbiových iónov zahrnutých v jadre optického vlákna. EDFA má niektoré funkcie ako; nízky šum, vysoký zisk a nezávislosť od polarizácie. Zosilňuje optické signály v pásme 1,55 μm (alebo) 1,58 μm.

SDM v podmorskom optickom kábli

Jednojadrový prenosový systém v pásme C + L vyžaduje dva EDFA na zodpovedajúce zlepšenie signálov v dvoch pásmach. Viacjadrový vláknový prenosový systém v C-pásme je veľmi komplikovaný a vyžaduje rozloženie každého vlákna vlákna a jeho vloženie do zosilňovača signálu a potom ventilátor v signáli zosilňovača do viacžilového optického kábla.

Kedykoľvek je pomer signálu k šumu 3-kanálového prenosového systému približne 9,5 dB, potom jednojadrový vláknový prenosový systém v pásme C + L potrebuje 37 párov optických vlákien na dosiahnutie maximálnej prenosovej kapacity optického kábla.

Prenosový systém v pásme C s viacjadrovými vláknami potrebuje 19 až 20 párov vlákien na dosiahnutie najvyššej prenosovej schopnosti. Jednojadrový optický prenosový systém v pásme C + L vyžaduje iba trinásť párov optických káblov na rozšírenie najvyššej kapacity; jeho najvyššia kapacita však predstavuje len 70 % prenosu jednojadrovým vláknom v pásme C.

V technológii SDM je vzdialenosť každého podmorského optického kábla nastavená na 60 km, aby sa vypočítalo požadované napätie troch prenosových systémov. Jednojadrové C-pásmo a C+L-pásmo potrebujú nižšie napätie cez 15 kV maximálneho napätia. V porovnaní s viacriadkovými prenosovými systémami FOC sú ich napätia nižšie, pretože prenosové systémy s viacjadrovými vláknami potrebujú dodatočné zosilňovače na dokončenie prenosu.

V troch prenosových systémoch multiplexovania s priestorovým delením je prenosová schopnosť jednojadrového vláknového C+L-pásma a viacjadrového C-pásma menšia v porovnaní s jednojadrovým vláknovým C-pásmovým prenosom. Jednojadrové vláknové systémy C-pásma a C+L-vlny môžu využívať nižšie napätie a spotrebu energie v porovnaní s viacjadrovými systémami, ak je podobná kapacita dosiahnuteľná prostredníctvom viacerých jadier.

Space Division Multiplexing Working

Space Division Multiplexing (SDM) funguje tak, že využíva priestorový rozmer na prenos viacerých nezávislých dátových tokov súčasne. Tu je zjednodušené vysvetlenie, ako to funguje:

“aký je rozdiel medzi npn a pnp ”

Priestorové oddelenie : SDM sa spolieha na fyzické oddelenie prenosových ciest pre rôzne dátové toky. Toto oddelenie možno dosiahnuť pomocou rôznych techník v závislosti od média prenosu, ako je použitie rôznych optických vlákien, anténnych prvkov alebo akustických ciest.
Viac kanálov : Každá priestorovo oddelená cesta predstavuje odlišný komunikačný kanál. Tieto kanály možno využiť na súbežný prenos nezávislých dátových tokov bez toho, aby sa navzájom rušili.
Kódovanie a modulácia údajov : Pred prenosom sa údaje určené pre každý kanál podrobia technikám kódovania a modulácie, aby sa previedli do formátu vhodného na prenos cez zvolené médium. To zvyčajne zahŕňa konverziu digitálnych dát na analógové signály modulované na špecifických frekvenciách alebo iných vlastnostiach vhodných pre prenosové médium.
Simultánny prenos : Keď sú dáta zakódované a modulované, sú prenášané súčasne cez priestorovo oddelené kanály. Tento simultánny prenos umožňuje zvýšenú dátovú priepustnosť a efektívne využitie dostupných komunikačných zdrojov.
Dekódovanie prijímača : Na prijímacej strane sú signály zo všetkých priestorových kanálov prijímané a spracovávané oddelene. Každý kanál je demodulovaný a dekódovaný, aby sa obnovili pôvodné dátové toky. Keďže kanály sú priestorovo oddelené, dochádza medzi nimi k minimálnemu rušeniu, čo umožňuje spoľahlivú obnovu dát.
Integrácia dátových tokov : Nakoniec sú obnovené dátové toky zo všetkých kanálov integrované, aby sa zrekonštruovali pôvodné prenášané dáta. Tento integračný proces závisí od konkrétnej aplikácie a môže zahŕňať úlohy, ako je oprava chýb, synchronizácia a agregácia údajov.

Celkovo umožňuje multiplexovanie s delením priestoru súčasný prenos viacerých nezávislých dátových tokov využívaním priestorového oddelenia, čím sa zvyšuje komunikačná kapacita a efektívnosť. Bežne sa používa v rôznych komunikačných systémoch, vrátane sietí s optickými vláknami, bezdrôtovej komunikácie, satelitnej komunikácie a podvodnej akustickej komunikácie.

Príklady multiplexovania s priestorovým delením

Prvým príkladom SDM je bunková komunikácia, pretože v tejto komunikácii sa opäť používa rovnaká sada nosných frekvencií v bunkách, ktoré nie sú blízko seba.

Komunikácia pomocou optických vlákien : V komunikačných systémoch s optickými vláknami možno súčasne prenášať viacero kanálov cez to isté vlákno pomocou rôznych priestorových ciest. Každá priestorová cesta môže reprezentovať inú vlnovú dĺžku (Wavelength Division Multiplexing – WDM) alebo iný stav polarizácie (Polarization Division Multiplexing – PDM). To umožňuje zvýšenú kapacitu prenosu dát bez toho, aby ste museli klásť ďalšie fyzické optické káble.
Viacnásobné anténne systémy : V bezdrôtovej komunikácii využívajú systémy s viacerými vstupmi a viacerými výstupmi (MIMO) viacero antén na vysielači aj prijímači na zlepšenie spektrálnej účinnosti. Každý anténny pár tvorí priestorový kanál a dáta sa cez tieto kanály prenášajú súčasne, čím sa efektívne zvyšuje kapacita bezdrôtového spojenia.
Satelitná komunikácia : Satelitné komunikačné systémy často využívajú techniky SDM na prenos viacerých signálov súčasne pomocou rôznych frekvenčných pásiem alebo priestorových ciest. To umožňuje efektívnejšie využitie satelitných zdrojov a zvýšenú dátovú priepustnosť pre aplikácie, ako je vysielanie, internetové služby a diaľkový prieskum zeme.
Podvodná akustická komunikácia : V podvodnom prostredí sa akustické vlny používajú na komunikáciu kvôli ich schopnosti cestovať na veľké vzdialenosti. SDM možno použiť pomocou viacerých hydrofónov a vysielačov na vytvorenie priestorovo oddelených kanálov, čo umožňuje súčasný prenos viacerých dátových tokov a zvyšuje celkovú komunikačnú kapacitu.
Prepojenia integrovaných obvodov : V rámci elektronických zariadení, ako sú počítačové procesory alebo sieťové zariadenia, možno na prepojenie viacerých komponentov alebo jadier na čipe použiť techniky priestorového multiplexovania. Smerovaním signálov cez rôzne fyzické cesty môžu byť dáta prenášané súčasne medzi rôznymi jednotkami spracovania, čím sa zvyšuje celkový výkon a priepustnosť systému.

Výhody nevýhody

The výhody multiplexovania s delením priestoru zahŕňajú nasledujúce.

Technika SDM zlepšuje priestorovú hustotu optického vlákna v priereze jednotky.
Zvyšuje počet priestorových prenosových kanálov v rámci spoločného plášťa.
SDM je kombináciou FDM alebo multiplexovania s frekvenčným delením a TDM alebo multiplexovanie s časovým delením .
Vysiela správy s využitím špecifickej frekvencie, takže určitý kanál môže byť určitý čas využívaný proti určitému frekvenčnému pásmu.
Táto technika multiplexovania jednoducho umožňuje optickému vláknu prenášať niekoľko signálov, ktoré sa vysielajú na rôznych vlnových dĺžkach, pričom nedochádza k vzájomnému rušeniu.
SDM vyvíja energetickú účinnosť a výrazne umožňuje nižšie náklady na každý bit.
Technika SDM zlepšuje spektrálnu účinnosť pre každé vlákno jednoduchým multiplexovaním signálov v ortogonálnych LP režimoch vo FMF (few-mode vlákna) a viacjadrových vláknach.
Vývoj je pomerne jednoduchý a nie sú potrebné žiadne zásadné nové optické komponenty.
Najlepšie využitie šírky pásma.
Pevná frekvencia môže byť opäť použitá v rámci SDM.
SDM je možné implementovať v rámci čistých optických káblov.
Jeho priepustnosť je extrémne vysoká vďaka optickým káblom.
Najlepšie využitie frekvencie vďaka niekoľkým technikám multiplexovania a optickým vláknam.

The nevýhody multiplexovania s delením priestoru zahŕňajú nasledujúce.

Náklady na SDM stále výrazne rastú v dôsledku zlepšovania počtu prenosových kanálov.
Multiplexovanie využíva zložité algoritmy a protokoly na zlúčenie a rozdelenie rôznych vysielaných signálov. Takže to zlepšuje náročnosť siete a sťažuje jej údržbu a riešenie problémov.
Multiplexovanie spôsobuje interferenciu medzi vysielanými signálmi, čo môže poškodiť hodnotu prenášaných dát.
Táto technika multiplexovania potrebuje určité množstvo šírky pásma pre postup multiplexovania, čo môže znížiť množstvo šírky pásma dostupnej pre skutočný prenos dát.
Implementácia a údržba tohto multiplexovania je nákladná kvôli zložitosti a požadovanému špecializovanému vybaveniu.
Toto multiplexovanie sťažuje ukladanie prenášaných dát, pretože cez podobný kanál sa posiela niekoľko signálov.
Pri SDM môže dôjsť k záveru.
SDM čelí vysokým stratám z odvodenia.
V SDM sa používa rovnaký súbor frekvencií alebo rovnaký súbor signálov TDM na dvoch rôznych miestach

Aplikácie multiplexovania s vesmírnym oddelením

The aplikácie multiplexovania s delením priestoru zahŕňajú nasledujúce.

Priestorové multiplexovanie sa používa v pozemných sieťach dvoma rôznymi metódami; Komponenty kompatibilné s SDM usporiadané v rámci prenosovej aj prepínacej infraštruktúry (alebo) implementácia SDM iba v rámci architektúry prepínania.
Technika multiplexovania s delením priestoru v rámci bezdrôtovej komunikácie MIMO a optických vlákien komunikácia sa používa na vysielanie nezávislých kanálov, ktoré sú oddelené v priestore.
SDM sa používa v celulárnych sieťach vo forme technológie Multiple Input Multiple Output, ktorá využíva niekoľko antén na oboch koncoch vysielača a prijímača na zvýšenie hodnoty, ako aj schopnosti komunikačného spojenia.
SDM označuje metódu na pochopenie multiplexovania optických vlákien s delením priestoru.
Technika SDM sa používa na prenos optických údajov všade tam, kde sa používa viacero priestorových kanálov, ako napríklad vo viacjadrových vláknach.
Technika priestorového delenia multiplexovania pre prenos optických vlákien pomáha prekonať limit schopnosti WDM.
SDM sa používa v technológii GSM.

Teda toto je prehľad multiplexovania s delením priestoru , fungovanie, príklady, výhody, nevýhody a aplikácie. Technológia SDM zodpovedá rastúcemu trendu komunikácie OFC alebo optických vlákien. Táto technika multiplexovania je hlavnou inováciou a vyvinutým spôsobom technológie OFC. Tu je otázka pre vás, čo je multiplexovanie s časovým delením alebo TDM?