Multipleksowanie z podziałem czasu: schemat blokowy, działanie, różnice i jego zastosowania

Medium może przenosić tylko jeden sygnał w dowolnej sekundzie. Aby przesyłać wiele sygnałów w celu transmisji medium, medium musi być oddzielone, zapewniając każdemu sygnałowi segment całej szerokości pasma. Jest to możliwe dzięki zastosowaniu techniki multipleksowania. Multipleksowanie jest techniką stosowaną do łączenia różnych sygnałów w jeden sygnał przy użyciu wspólnego medium. Istnieją różne rodzaje technik multipleksowania, takie jak TDM, FDM, CDMA i WDM, które są wykorzystywane w systemach transmisji danych. W tym artykule omówiono przegląd jednego z typów technik multipleksowania, takich jak multipleksowanie z podziałem czasu który jest również znany jako TDM.

Co to jest multipleksowanie z podziałem czasu?

Multipleksowanie z podziałem czasu lub definicja TDM to; technika multipleksowania używana do przesyłania dwóch lub więcej cyfrowych sygnałów strumieniowych przez wspólny kanał. W tego typu technice multipleksowania przychodzące sygnały są rozdzielane na równoważne szczeliny czasowe o stałej długości. Po zakończeniu multipleksowania sygnały te są przesyłane przez wspólne medium, a po demultipleksowaniu są ponownie składane w ich pierwotnym formacie.

Schemat blokowy multipleksowania z podziałem czasu

Poniżej przedstawiono schemat blokowy multipleksowania z podziałem czasu, który wykorzystuje zarówno sekcje nadajnika, jak i odbiornika. W przypadku transmisji danych technika multipleksowania, która efektywnie wykorzystuje cały kanał, jest czasami nazywana PAM/TDM, ponieważ; system TDM wykorzystuje PAM. Tak więc w tej technice modulacji każdy impuls ma pewien krótki okres czasu, umożliwiając maksymalne wykorzystanie kanału.

Na powyższym schemacie blokowym TDM jest liczba LPF na początku systemu na podstawie nr. wejść danych. Zasadniczo te filtry dolnoprzepustowe są filtrami antyaliasingowymi, które usuwają aliasing sygnału danych i/p. Następnie wyjście LPF jest podawane do komutatora. Zgodnie z obrotami komutatora, pobierane są przez niego próbki danych wejściowych. Tutaj prędkość obrotowa komutatora wynosi „fs”, dlatego oznacza częstotliwość próbkowania systemu.

Załóżmy, że mamy „n” danych wejściowych, a następnie zgodnie z rewolucją jedno po drugim, te dane wejściowe zostaną zmultipleksowane i przesłane powyżej wspólnego kanału. Po stronie odbiornika systemu używany jest dekomutator, który jest synchronizowany po stronie nadawczej przez komutator. Tak więc ten dekomutator l na końcu odbiorczym dzieli sygnał zmultipleksowany z podziałem czasu.

W powyższym układzie komutator i dekomutator powinny mieć taką samą prędkość obrotową, aby uzyskać dokładną demultipleksację sygnału na końcu odbiornika. Na podstawie obrotu wykonanego przez dekomutator, próbki są zbierane przez LPF i rzeczywiste dane wprowadzone w odbiorniku są odzyskiwane.

Niech więc maksymalna częstotliwość sygnału „fm” i częstotliwość próbkowania „fs”.

fs ≥ 2fm

Dlatego czas pomiędzy kolejnymi próbkami jest podany jako,

Ts = 1/fs

Jeśli weźmiemy pod uwagę, że istnieje „N” kanałów wejściowych, to z każdej z „N” próbek pobierana jest pojedyncza próbka. Dlatego każdy interwał da nam „N” próbek, a odstępy między nimi można zapisać jako Ts/N.

Wiemy, że w zasadzie częstotliwość impulsów to liczba impulsów na każdą sekundę, która jest podana jako
Częstotliwość impulsów = 1/odstęp między dwiema próbkami

= 1/Ts/N =.N/Ts

Wiemy, że Ts = 1/fs, powyższe równanie przyjmie postać;

= N/1/fs = Nfs.

W przypadku sygnału zwielokrotnienia z podziałem czasu, impuls na każdą sekundę jest szybkością sygnalizacji oznaczoną jako „r”. Więc,

r = Nfs

Jak działa multipleksowanie z podziałem czasu?

Metoda multipleksowania z podziałem czasu polega na umieszczeniu kilku strumieni danych w jednym sygnale poprzez podzielenie sygnału na różne segmenty, z których każdy ma bardzo krótki czas trwania. Każdy pojedynczy strumień danych na końcu odbierającym jest ponownie składany w zależności od czasu.

Na poniższym diagramie TDM, gdy trzy źródła A, B i C chcą przesłać dane przez wspólne medium, sygnał z tych trzech źródeł można podzielić na różne ramki, gdzie każda ramka ma swój stały przedział czasowy.

W powyższym systemie TDM brane są pod uwagę trzy jednostki z każdego źródła, które łącznie tworzą rzeczywisty sygnał.

Ramka jest zbierana z pojedynczą jednostką każdego źródła, która jest przesyłana w danym momencie. Kiedy te jednostki różnią się całkowicie od siebie, można wyeliminować możliwe do uniknięcia szanse na zmieszanie sygnału. Gdy ramka zostanie przesłana powyżej określonej szczeliny czasowej, druga ramka wykorzystuje podobny kanał do transmisji i dalej ten proces jest powtarzany, aż transmisja zostanie zakończona.

Rodzaje multipleksowania z podziałem czasu

Istnieją dwa rodzaje multipleksowania z podziałem czasu; synchroniczny TDM i asynchroniczny TDM.

Synchroniczny TDM

Wejście jest synchroniczne multipleksowanie z podziałem czasu jest po prostu podłączone do ramki. W TDM, jeśli istnieje „n” połączeń, wówczas ramkę można podzielić na „n” szczelin czasowych. Tak więc każde gniazdo jest po prostu przydzielane do każdej linii wejściowej. W tej metodzie częstotliwość próbkowania jest znana wszystkim sygnałom, a zatem podawane jest podobne wejście zegarowe. Multiplekser przypisuje zawsze to samo gniazdo do każdego urządzenia.

Zalety synchronicznego TDM obejmują głównie; porządek i żadne dane adresowe nie są potrzebne. Wady synchronicznego TDM obejmują głównie; potrzebuje dużej przepływności, a jeśli nie ma sygnału wejściowego na pojedynczym kanale, ponieważ do każdego kanału przydzielona jest stała szczelina czasowa, wówczas szczelina czasowa dla tego konkretnego kanału nie zawiera żadnych danych i występuje marnotrawstwo przepustowości.

Asynchroniczny TDM

Asynchroniczny TDM jest również znany jako statystyczny TDM, który jest typem TDM, w którym ramka o/p zbiera informacje z ramki wejściowej, dopóki nie zostanie wypełniona, ale bez pozostawiania niewypełnionego gniazda, jak w przypadku synchronicznego TDM. W tego typu multipleksowaniu musimy uwzględnić adres poszczególnych danych w szczelinie, która jest przesyłana do ramki wyjściowej. Ten typ TDM jest bardzo wydajny, ponieważ pojemność kanału jest całkowicie wykorzystana i poprawia wydajność pasma.

Zalety asynchronicznego TDM obejmują głównie; jego obwody nie są skomplikowane, wykorzystywane jest łącze komunikacyjne o niskiej przepustowości, nie ma poważnego problemu z przesłuchem, nie ma zniekształceń pośrednich, a dla każdego kanału wykorzystywana jest pełna szerokość pasma kanału. Wady asynchronicznego TDM obejmują głównie; potrzebuje bufora, rozmiary ramek są różne i wymagane są dane adresowe.

Różnica między czarno-białym multipleksowaniem z podziałem czasu a wielokrotnym dostępem z podziałem czasu

Różnicę między TDM i TDMA omówiono poniżej.

Zalety i wady

Zalety multipleksowania z podziałem czasu są następujące.

• Projekt obwodu TDM jest prosty.
• TDM wykorzystuje całkowitą szerokość pasma kanału do transmisji sygnału.
• W TDM problem zniekształcenia pośrednictwa nie występuje.
• Systemy TDM są bardzo elastyczne w porównaniu do FDM.
• Dla każdego kanału używana jest cała dostępna przepustowość kanału.
• Czasami nakładanie się impulsów może powodować przesłuch, jednak można go zmniejszyć, stosując czas ochronny.
• W tym multipleksowaniu rzadko dochodzi do niepożądanej transmisji sygnału pomiędzy kanałami komunikacyjnymi.

Wady multipleksowania z podziałem czasu są następujące.

• Obie sekcje nadawcza i odbiorcza powinny być odpowiednio zsynchronizowane, aby zapewnić prawidłową transmisję i odbiór sygnału.
• TDM jest skomplikowany do wdrożenia.
• W porównaniu z FDM to multipleksowanie ma mniejsze opóźnienie.
• Systemy TDM wymagają adresowania danych i bufora.
• Kanały tego multipleksowania mogą zostać wyczerpane z powodu powolnego zanikania wąskopasmowego.
• W TDM synchronizacja jest bardzo istotna.
• W TDM konieczne są informacje o buforze i adresie.

Zastosowania/Zastosowania

Zastosowania multipleksowania z podziałem czasu omówiono poniżej.

• TDM jest wykorzystywany w liniach telefonicznych Integrated Services Digital Network.
• To multipleksowanie ma zastosowanie w publicznych komutowanych sieciach telefonicznych (PSTN) i SONET (synchroniczna sieć optyczna).
• TDM ma zastosowanie w systemach telefonicznych.
• TDM jest wykorzystywany w przewodowych liniach telefonicznych.
• Wcześniej ta technika multipleksowania była używana w telegrafie.
• TDM jest używany w radiach komórkowych, systemach dostępu satelitarnego i cyfrowych systemach miksowania dźwięku.
• TDM jest najpowszechniejszą techniką stosowaną w światłowodowych systemach komunikacji/transmisji danych.
• TDM jest używany do sygnałów analogowych i cyfrowych, w których pewna liczba kanałów o mniejszej szybkości jest po prostu multipleksowana w kanały o dużej szybkości, które są wykorzystywane do transmisji.
• Jest używany w radiu komórkowym, komunikacji cyfrowej i system łączności satelitarnej .

Tak jest przegląd multipleksowania z podziałem czasu lub TDM, który jest używany do przesyłania wielu sygnałów za pośrednictwem tego samego współdzielonego medium, po prostu przydzielając każdemu sygnałowi ograniczony przedział czasu. Ogólnie rzecz biorąc, ten typ multipleksowania jest używany przez systemy cyfrowe, które wysyłają lub odbierają cyfrowe sygnały pasmowoprzepustowe lub cyfrowe, które są przenoszone przez nośniki analogowe i wykorzystywane przez systemy transmisji optycznej, takie jak SDH (Synchronous Digital Hierarchy) i PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy). Oto pytanie do ciebie, co to jest FDM?