Multipleksointi tietoliikenne- ja tietokoneverkoissa on eräänlainen tekniikka, jota käytetään useiden datasignaalien yhdistämiseen ja lähettämiseen yhdellä välineellä. Vuonna multipleksointi menetelmä, multiplekseri (MUX) -laitteistolla on merkittävä rooli multipleksoinnin saavuttamisessa yhdistämällä 'n' tulolinjaa yhdeksi lähtölinjaksi. Joten tämä menetelmä noudattaa pääasiassa useat yhteen -käsitettä, joka tarkoittaa n-tulolinjaa ja yhtä lähtölinjaa. On olemassa erilaisia multipleksointitekniikoita, kuten; FDM, TDM, CDM , SDM & OFDM. Tämä artikkeli tarjoaa lyhyttä tietoa yhdestä multipleksointitekniikoista, kuten; avaruusjakoinen multipleksointi tai SDM.

Mikä on SDM (Space Division Multiplexing)?

Multipleksointitekniikka langattomassa verkossa viestintäjärjestelmä käytetään järjestelmän kapasiteetin parantamiseen yksinkertaisesti hyödyntämällä käyttäjien fyysistä erotusta tunnetaan nimellä space division multiplexing tai spatial division multiplexing (SDM). Tässä multipleksointitekniikassa useita antennit käytetään lähettimen ja vastaanottimen molemmissa päissä rinnakkaisten viestintäkanavien muodostamiseen. Nämä viestintäkanavat ovat toisistaan riippumattomia, minkä ansiosta useat käyttäjät voivat lähettää tietoja samanaikaisesti samalla taajuuskaistalla häiriötä lukuun ottamatta.

Langattoman viestintäjärjestelmän kapasiteettia voidaan parantaa yksinkertaisesti lisäämällä antenneja itsenäisempien kanavien muodostamiseksi. Tätä multipleksointitekniikkaa käytetään yleisesti langattomissa viestintäjärjestelmissä, kuten; Wi-Fi, satelliittiviestintäjärjestelmät ja matkapuhelinverkot.

SDM sukellusveneen optisessa kaapelissa

Avaruusjakomultipleksointi merenalaisen optisen kaapelin sovelluksessa on jaettu kolmeen siirtojärjestelmään; yksiytiminen kuitu C-kaista, yksiytiminen kuitu C+L-kaista ja moniytiminen kuitu C-kaista. Kolmen siirtojärjestelmän valopolkukaavio on esitetty alla.

Merenalaisen optisen kaapelin siirtojärjestelmän yksiytiminen kuitu C-kaista on varustettu vain EDFA-laitteistolla signaalin parantamiseksi. EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier) on eräänlainen OFA, joka on optinen vahvistin optisen kuidun ytimeen sisältyvien erbium-ionien kautta. EDFA:ssa on joitain ominaisuuksia, kuten; alhainen kohina, korkea vahvistus ja polarisaatiosta riippumaton. Se vahvistaa optisia signaaleja 1,55 μm (tai 1,58 μm) kaistalla.

SDM sukellusveneen optisessa kaapelissa

Yksiytiminen C+L-kaistan siirtojärjestelmä vaatii kaksi EDFA:ta parantamaan vastaavasti kahden kaistan signaalia. Moniytiminen kuitu C-kaistainen siirtojärjestelmä on erittäin monimutkainen ja vaatii jokaisen kuituytimen tuulettamisen ja sen syöttämisen signaalivahvistimeen ja sen jälkeen vahvistimen signaalin tuulettamisen moniytimiseen kuitukaapeliin.

Aina kun 3-kanavaisen siirtojärjestelmän signaali-kohinasuhde on noin 9,5 dB, yksiytiminen kuitu C+L-kaistainen siirtojärjestelmä tarvitsee 37 valokuituparia saavuttaakseen maksimaalisen optisen kaapelin lähetyksen.

Moniytiminen kuitu C-kaistainen siirtojärjestelmä tarvitsee 19-20 paria kuituja saavuttaakseen parhaan siirtokyvyn. Yksiytiminen kuitu C+L-kaistan siirtojärjestelmä vaatii vain kolmetoista kuitukaapeliparia suurimman kapasiteetin levittämiseksi; sen suurin kapasiteetti on kuitenkin 70 % vain yksiytimisen C-kaistan kuitusiirrosta.

SDM-tekniikassa jokaisen merenalaisen optisen kaapelin etäisyys on asetettu 60 kilometriin kolmen siirtojärjestelmän tarvittavien jännitteiden laskemiseksi. Yksiytiminen C-kaista ja C+L-kaista tarvitsevat pienempiä jännitteitä 15 kV maksimijännitteen asti. Verrattuna monilinjaisiin FOC-siirtojärjestelmiin, niiden jännitteet ovat pienemmät, koska moniytiminen kuitusiirtojärjestelmä tarvitsee lisävahvistimia lähetyksen loppuunsaattamiseksi.

Kolmessa avaruusjakoisen multipleksoinnin siirtojärjestelmässä yksiytimisen kuitu C+L-kaistan ja moniytimisen C-kaistan siirtokyky on heikompi verrattuna yksiytimisen kuitujen C-kaistan lähetykseen. Yksiytiminen kuitu C-kaista ja C+L-aaltojärjestelmät voivat hyödyntää alhaisempia jännitteitä ja tehonkäyttöä verrattuna moniytimisjärjestelmiin, jos samanlainen kapasiteetti on saavutettavissa moniytimisillä.

Space Division Multiplexing toimii

Space Division Multiplexing (SDM) toimii hyödyntämällä tilaulottuvuutta useiden itsenäisten tietovirtojen lähettämiseen samanaikaisesti. Tässä on yksinkertaistettu selitys sen toiminnasta:

Spatiaalinen erottelu : SDM luottaa siirtopolkujen fyysiseen erottamiseen eri tietovirroille. Tämä erottelu voidaan saavuttaa käyttämällä erilaisia tekniikoita lähetysvälineestä riippuen, kuten käyttämällä erilaisia optisia kuituja, antennielementtejä tai akustisia polkuja.
Useita kanavia : Jokainen spatiaalisesti erotettu polku edustaa erillistä viestintäkanavaa. Näitä kanavia voidaan hyödyntää itsenäisten datavirtojen lähettämiseen samanaikaisesti häiritsemättä toisiaan.
Tietojen koodaus ja modulointi : Ennen lähetystä kullekin kanavalle tarkoitetut tiedot käyvät läpi koodaus- ja modulaatiotekniikat sen muuntamiseksi muotoon, joka soveltuu lähetettäväksi valitulla välineellä. Tämä käsittää tyypillisesti digitaalisen datan muuntamisen analogisiksi signaaleiksi, jotka on moduloitu tietyillä taajuuksilla tai muilla siirtovälineelle sopivilla ominaisuuksilla.
Samanaikainen lähetys : Kun tiedot on koodattu ja moduloitu, se lähetetään samanaikaisesti spatiaalisesti erotettujen kanavien kautta. Tämä samanaikainen lähetys mahdollistaa suuremman tiedonsiirron ja käytettävissä olevien viestintäresurssien tehokkaan hyödyntämisen.
Vastaanottimen dekoodaus : Vastaanottopäässä signaalit kaikista spatiaalisista kanavista vastaanotetaan ja käsitellään erikseen. Jokainen kanava demoduloidaan ja dekoodataan alkuperäisten tietovirtojen palauttamiseksi. Koska kanavat ovat spatiaalisesti erotettuja, niiden välillä on minimaalista häiriötä, mikä mahdollistaa luotettavan tietojen palauttamisen.
Tietovirtojen integrointi : Lopuksi kaikista kanavista palautetut tietovirrat integroidaan alkuperäisen lähetetyn datan rekonstruoimiseksi. Tämä integrointiprosessi riippuu tietystä sovelluksesta ja voi sisältää tehtäviä, kuten virheenkorjauksen, synkronoinnin ja tietojen yhdistämisen.

Kaiken kaikkiaan avaruusjakoinen multipleksointi mahdollistaa useiden riippumattomien tietovirtojen samanaikaisen siirron hyödyntämällä tilaerottelua, mikä lisää viestintäkapasiteettia ja tehokkuutta. Sitä käytetään yleisesti erilaisissa viestintäjärjestelmissä, mukaan lukien valokuituverkot, langaton viestintä, satelliittiviestintä ja vedenalainen akustinen viestintä.

Esimerkkejä avaruusjakoisesta multipleksauksesta

Ensimmäinen esimerkki SDM:stä on solukkoviestintä, koska tässä tiedonsiirrossa käytetään jälleen yhtä kantoaaltotaajuuksien joukkoa soluissa, jotka eivät ole lähellä toisiaan.

Optinen kuituviestintä : Kuituoptisissa viestintäjärjestelmissä useita kanavia voidaan lähettää samanaikaisesti saman kuidun kautta käyttämällä erilaisia spatiaalisia polkuja. Jokainen spatiaalinen polku voi edustaa eri aallonpituutta (Wavelength Division Multiplexing – WDM) tai erilaista polarisaatiotilaa (Polarization Division Multiplexing – PDM). Tämä mahdollistaa tiedonsiirtokapasiteetin lisäämisen tarvitsematta asentaa ylimääräisiä fyysisiä kuitukaapeleita.
Useita antennijärjestelmiä : Langattomassa viestinnässä MIMO-järjestelmät käyttävät useita antenneja sekä lähettimessä että vastaanottimessa spektritehokkuuden parantamiseksi. Jokainen antennipari muodostaa spatiaalisen kanavan, ja dataa siirretään näiden kanavien kautta samanaikaisesti, mikä lisää tehokkaasti langattoman linkin kapasiteettia.
Satelliittiviestintä : Satelliittiviestintäjärjestelmät käyttävät usein SDM-tekniikoita useiden signaalien lähettämiseen samanaikaisesti käyttämällä eri taajuuskaistoja tai spatiaalisia polkuja. Tämä mahdollistaa satelliittiresurssien tehokkaamman käytön ja lisää tiedonsiirtoa sovelluksissa, kuten yleisradiotoiminnassa, Internet-palveluissa ja kaukokartoituksessa.
Vedenalainen akustinen viestintä : Vedenalaisissa ympäristöissä akustisia aaltoja käytetään viestintään, koska ne pystyvät kulkemaan pitkiä matkoja. SDM:ää voidaan käyttää käyttämällä useita hydrofoneja ja lähettimiä luomaan spatiaalisesti erotettuja kanavia, mikä mahdollistaa useiden tietovirtojen samanaikaisen lähettämisen ja lisää yleistä viestintäkapasiteettia.
Integroidut piiriliitännät : Elektronisissa laitteissa, kuten tietokoneprosessoreissa tai verkkolaitteissa, avaruusjakoista multipleksointitekniikkaa voidaan soveltaa useiden komponenttien tai ytimien yhdistämiseen sirulla. Reitittämällä signaaleja eri fyysisiä polkuja pitkin, dataa voidaan siirtää samanaikaisesti eri prosessointiyksiköiden välillä, mikä parantaa järjestelmän yleistä suorituskykyä ja suorituskykyä.

Edut & Haitat

The avaruusjakoisen multipleksoinnin edut Sisällytä seuraavat.

SDM-tekniikka parantaa optisen kuidun tilatiheyttä yksikköpoikkileikkauksena.
Se lisää spatiaalisten siirtokanavien määrää yhteisessä verhouksessa.
SDM on FDM- tai taajuusjakomultipleksoinnin ja TDM:n yhdistelmä aikajakoinen multipleksointi .
Se lähettää viestejä käyttämällä tiettyä taajuutta, joten tiettyä kanavaa voidaan käyttää tiettyä taajuuskaistaa vastaan jonkin aikaa.
Tämä multipleksointitekniikka sallii yksinkertaisesti optisen kuidun lähettää useita signaaleja, jotka lähetetään eri aallonpituuksilla ilman, että ne häiritsevät toisiaan.
SDM kehittää energiatehokkuutta ja mahdollistaa huomattavasti alhaisemmat kustannukset jokaiselle terälle.
SDM-tekniikka parantaa kunkin kuidun spektritehokkuutta yksinkertaisesti multipleksoimalla signaalit ortogonaalisissa LP-moodeissa FMF- (vähän moodin kuidut) ja moniytimisissä kuiduissa.
Kehitys on melko yksinkertaista, eikä uusia perustavanlaatuisia optisia komponentteja tarvita.
Paras kaistanleveyden käyttö.
Kiinteää taajuutta voidaan käyttää uudelleen SDM:ssä.
SDM voidaan toteuttaa puhtaissa optisissa kaapeleissa.
Sen suorituskyky on erittäin korkea optisten kaapelien ansiosta.
Paras taajuuden käyttö useiden multipleksointitekniikoiden ja kuituoptiikan ansiosta.

The avaruusjakoisen multipleksoinnin haitat Sisällytä seuraavat.

SDM:n hinta nousee edelleen merkittävästi siirtokanavien määrän lisääntymisen vuoksi.
Multipleksointi käyttää monimutkaisia algoritmeja ja protokollia erilaisten lähetettävien signaalien yhdistämiseen ja jakamiseen. Joten tämä parantaa verkon vaikeutta ja vaikeuttaa sen ylläpitoa ja vianetsintää.
Multipleksointi aiheuttaa häiriöitä lähetettävien signaalien välillä, mikä voi turmella lähetetyn datan arvon.
Tämä multipleksointitekniikka tarvitsee tietyn määrän kaistanleveyttä multipleksointimenettelyä varten, mikä voi vähentää todellista tiedonsiirtoa varten käytettävissä olevan kaistanleveyden määrää.
Tämän multipleksoinnin toteuttaminen ja ylläpito on kallista monimutkaisuuden ja vaadittavien erikoislaitteiden vuoksi.
Tämä multipleksointi vaikeuttaa lähetettyjen tietojen tallentamista, koska useita signaaleja lähetetään saman kanavan yläpuolelle.
SDM:ssä voi tapahtua johtopäätös.
SDM:llä on suuria päättelyhäviöitä.
SDM:ssä samaa taajuusjoukkoa tai samaa joukkoa TDM-signaaleja käytetään kahdessa eri paikassa

Space Division Multiplexing sovellukset

The avaruusjakoisen multipleksoinnin sovellukset Sisällytä seuraavat.

Avaruusjakoista multipleksointia käytetään maanpäällisissä verkoissa kahdella eri menetelmällä; SDM-yhteensopivat komponentit on järjestetty sekä siirto- että kytkentäinfrastruktuuriin (tai SDM-toteutukseen vain kytkentäarkkitehtuuriin).
Avaruusjakoinen multipleksointitekniikka langattomassa MIMO-viestinnässä ja valokuitu viestintää käytetään avaruudessa erotettujen itsenäisten kanavien lähettämiseen.
SDM:ää käytetään solukkoverkoissa Multiple Input Multiple Output -tekniikkamuodossa, joka käyttää useita antenneja lähettimen ja vastaanottimen molemmissa päissä viestintälinkin arvon ja kyvyn parantamiseksi.
SDM viittaa menetelmään ymmärtää optisten kuitujen multipleksointia avaruusjaolla.
SDM-tekniikkaa käytetään optiseen tiedonsiirtoon aina, kun käytetään useita spatiaalisia kanavia, kuten moniytimisissä kuiduissa.
Optisen kuidun siirtoon tarkoitettu spatial division multipleksointitekniikka auttaa ylittämään WDM:n kykyrajan.
SDM:ää käytetään GSM-tekniikassa.

Tämä siis on yleiskatsaus avaruusjakoisesta multipleksoinnista , toimii, esimerkkejä, etuja, haittoja ja sovelluksia. SDM-tekniikka mukautuu OFC- eli optisen kuituviestinnän kasvutrendiin. Tämä multipleksointitekniikka on merkittävä innovaatio ja kehitetty tapa OFC-teknologiassa. Tässä on kysymys sinulle, mitä on aikajakomultipleksointi tai TDM?