Мултиплексирање

Во телекомуникациите икомпјутерските мрежи, мултиплексирањето е процес каде што повеќе аналогни сигнали или дигитални податоци се комбинираат во еден сигнал преку заеднички медиум. Целта е да се сподели скап ресурс. На пример, во телекомуникациите неколку телефонски повици може да бидат услужени со една жица.Тоа потекнува од телеграфијата, и сега широко се применува во комуникациите.
Мултиплексираниот сигнал се пренесува преку комуникациски канал, кој може да биде медиум за физички пренос. Мултиплексирањето се дели на капацитет на комуникациски канал на ниско ниво во повеќе повисоки нивоа на логички канали, по еден за пренесување на секоја порака или поток на податоци. Обратниот процес познат како демултиплексирање, може да се извлече од страна на примачот на оригиналниот канал.
Уредот што врши мултиплексирање се нарекува мултиплексер (MUX), а уредот што го врши обратниот процес се нарекува демултиплексер (DEMUX).
Обратното мултиплексирање (IMUX) има обратна цел од мултиплексирањето, да се раздели еден поток на податоци на повеќе потоци,да се префрлат истовремено на повеќе комуникациски канали, и повторно да се создаде оригиналниот податочен поток.
1 Видови на мултиплексирање
Технологиите на мултиплексирање може да се поделат на неколку видови, од кои сите имаат значителни разлики: мултиплексирање со распределба на простор (SDM), мултиплексирање со распределба на честоти (FDM), мултиплексирање со распределба на време (TDM), and мултиплексирање со распределба на код (CDM).
Променлививата бит рата на дигитален пренос на податоци може да се пренесува ефикасно преку канал со фиксен пропусен опсег на статистичко мултиплексирање.
Дигиталните текови можат да се пренесат преку аналогни канали со помош на техники на мултиплексирање со распределба на код (CDM) како што се честотата со проширен спектар (FHSS) и проширен спректар на директна секвенца (DSSS).
Во безжичната комуникација, мултиплексирањето може да се оствари преку наизменична поларизација (хоризонтална/вертикална или во насока на стрелките на часовникот/обратно) во непосредна близина на секој канал и сателит, или преку фазна мулти-антенаy во комбинација со повеќекратен-влез-излез (MIMO) шема.
1.1 Мултиплексирање со распределба на простор
Во жичената комуникација, мултиплексирањето со поделба на простор едноставно подразбира point-to-point жици за различни канали. Примерите вклучуваат стерео аудио кабел со еден пар жици за левиот канал и друг пар за десниот канал.Друг пример од мрежи е звезда како аналоген телефонски пристап до мрежата(иако во внатрешноста на телефонската централа или помеѓу, други техники на мултиплексирање обично се вработените)или Ethernet мрежа. Трет пример е сплетената мрежа. Жичената распределба на простор обично не се смета за мултиплексирање
Во безжичната комуникација, мултиплексирање со распределба на простор се постигнува со повеќе елементи на антени што формираатфазна низа од антени. Примери се: повеќекратни-влез-излез (MIMO), еден-влез повеќе-излези (SIMO) и повеќе-влезови еден-излез (MISO). На пример IEEE 802.11n безжичен насочувач со N антени овозможува да се комуницира со N мултиплексирани канали, секој со максимум брзина од 54 Mbit/s, со што се зголемува вкупната брзина со фактор N. Различни антени ќе дадат различни патеки, што овозможува кај техниките на дигиталната обработка на сигналот за одделување на различни сигнали еден од друг.Овие техники исто така можат да се користат за подобрена робустност наослабнување и подобрена селективност наместо мултиплексирање.
1.2 Мултиплексирање со распределба на честоти
Мултиплексирањето со распределба на честоти(FDM) е аналогна технологија.FDM постигнува комбиннирање на неколку дигитални сигнали во еден медиум со праќање на сигнали во неколку различни честотни опсези на овој медиум.
Еден од најчестите видови апликации е кабелската телевизија. Само еден кабел има до домот на клиентот, но добавувачот може да испраќа повеќе телевизиски канали или сигнали истовремено преку тој кабел до сите претплатници. Приемниците мора да ја наместат соодветната честота(канал) за да пристапат до саканиот сигнал..
Алтернативната технологија, наречена мултиплексирање со распределба на бранова должина (WDM) се користи во оптичките комуникации.
1.3 Мултиплексирање со распределба на време
МУлтиплексирањето со распределба на време (TDM) е дигитална технологија.TDM вклкучува секвенцирани групи од
неколку битови или бајти од секој поединечен влезен поток, еден по друг и на таков начин што можат да бидат поврзани со соодветен приемник. Ако се направи доволно брзо, приемниците нема да откријат дека некој од колото бил искористен за да опслужи друг логички комуникациси пат.
Разгледуваме барање за апликација, четири терминали на аеродромот да стигнат до централниот компјутер. Секој терминал комуницирал со 2400 bps, па наместо да се здобијат со поединечни кола кои носат мала брзина на пренос авиокомпанијата инсталира еден пар на мултиплексери. Исто така се инсталирани и еден пар модеми од 9600 bps и едно коло посветено на аналогни комуникации од бирото на аеродромот назад во авиокомпанијата.
1.4 Мултиплексирање со распределба на код
Мултиплексирањето со распределба на код (CDM)е техника во која секој канал ги пренесува своите битови како
кодиран канал-одреден редослен на импулси. Ова кодирано преденување обично се остварува со пренесуванње на уникатна временска зависност на серии од кратки импулси.Сите канали, секој со различен код, можат да бидат пренесувани на исто влакно и асинхроно демултиплексирано.Други широко распространети техники кои се користат се: пристап на мултиплексирање со распределба на време(TDMA), пристап на мултиплексирање со распределба на честота(FDMA).
CDM техниките се користат како пристапна технологија, наречен пристап на мултиплексирање со рапределба на код (CDMA) во универзален мобилен телекомуникациски систем (UMTS) стандард за третата мобилна генерација (3G)идентификуван од страна на ITU. Друга важна апликација на CDMA е GPS.
Меѓутоа, терминот CDMA е исто така широко употребуван и се однесува на група од специфични имплементации на CDMA дефинирани од страна на Qualcomm за употреба на дигитална мобилна технологија, што вклучува IS-95 и IS-2000. Двата начини на употреба на овој термин можат да бидат збунувачки. Всушност, CDMA (стандардот на Qualcomm) и UMTS се натпреваруваат за прием на многу пазари.
2 Однос на повеќе пристапи
Техниката на мултиплексирање може да биде дополнително проширена во метод на повеќе пристапи или метод за пристап на канали, на пример TDM во пристап на мултиплексирање со распределба на време (TDMA). Методот на повеќе пристапи овозможува неколку поврзани предаватели на ист физички медиум да го споделуваат својот капацитет.
Мултиплексирањето е обезбедено од физичкиот слој на OSI моделот, а исто така вклучува и media access control кој е дел од слојот на податочна врска.
Транспортниот слој на OSI моделот како и TCP/IP моделот обезбедуваат статистичко мултиплексирање на неколку апликациски слоеви за проток на податоци на/од ист компјутер.
3 Области на примена
3.1 Телеграфија
Најраните комуникациска технологија со користење на електрични жици, а со тоа споделува интерес во економијата дадена од страна на мултиплексирањето, беше електричниот телеграф.и, а со тоа споделува интерес во економијата дадена од страна на мултиплексирањето, беше електричниот телеграф. Раните експерименти дозволуваат две одделни пораки да патуваат во спротивни правци истовремено, прво со употреба на електрична батерија на двете страни, потоа само на едниот крај.
* Émile Baudot развила систем за временско мултиплексирање на повеќе Hughes машини во 1870-тите.
* Во 1874, четвороплексниот телеграф развиен од страна на Thomas Edisonпренесува две пораки во иста насока
истовремено,за вкупно четири пораки пренесувајќи ги низ истата жица во исто време.
* Неколку работници ја истражувале акустичната телеграфија,техника на мултиплексирање со распределба на честоташто довело до пронајдок на телефонот.
3.2 Телефонија
Во телефонијата,телефонската линија на клиентот обично завршува со далечински управувач во кутија на крајот од улицата, каде што е мултиплексирана со други телефонски линии од таа населба или друга слична област. Мултиплексираниот сигнал се пренесува до централата на значително мали жици и за многу подалечни растојанија од линијата на клиентот. Ова исто така важи и за дигиталната претплатничка линија (DSL).
Бидејќи сите телефонски линии(податоци) се групирани заедно, до ниедна од нив не може да се пристапи освен
преку демултиплексер. Ова обезбедува за повеќе-безбедни комуникации, иако тие обично не се криптирани.
Овој концепт за сега се користи во кабелската телевизија, која сè повеќе нуди исти сервиси како телефонски компании. IPTV исто така зависи од мултиплексирањето.
3.3 Видео емитување
Во видео монтажата и обработката на системи, мултиплексирањето се однесува на процесот на вметнување на аудио
и видео во еден кохерентен MPEG транспортен поток (мултиплексирање со распределба на време).
Во дигиталното видео, како транспортен поток е нормална одлика наконтејнер кој може да вклучува мета податоции други информации, како што се преводи..Аудио и видео потоците може да имаат променлива бит рата. Софтверот кој произведува таков транспортен поток и/или контејнер вообичаено се нарекува статистички мултиплексор. Демултиплексор е софтвер кој екстрахира или на друг начин дава на распологање за разгледување на одделни компоненти на некој поток или контејнер.
3.4 Дигитално емитување
Во дигиталната телевизија и дигиталните радио ситеми, неколку променливи бит рати се мултиплексирани заедно со фиксна брзина на транспортниот поток преку статистичко мултиплексирање. Ова го прави возможно пренесувањето на неколку видео и аудио канали истовремено преку иста честота, заедно со разни услуги.
Во дигиталните телевизиски системи, се вклучуваат неколку програми SDTV (особено за DVB-T, DVB-S2, ISDB и ATSC-C), или еден HDTV, евентуално со еден придружник SDTV канал во текот на една од 6 до 8 MHz широко телевизиски канал. Уредот што го остварува ова се нарекувастатистички мултиплексер.Поновите DVB стандарди DVB-S2 и DVB-T2имаат
капацитет да носат неколку HDTV канали во еден мултиплекс.Дури и оригиналниот DVB стандард може да носи повеќе HDTV канали во мултиплекс ако се користи најнапредната MPEG-4 компресија.
Комуникациските сателити кои пренесуваат телевизиски мрежи и радио мрежи, се познати како канали на превозник или MCPC.
3.5 Аналогно емитување
ВоFM емитувањето и други аналогни радио медиуми, мултиплексирањето е термин кој најчесто се посветува на процесот на додавање на претплатници на аудио сигналот пред да влезе на предавателот, каде се случува модулација. Мултиплексирањето во оваа смисла понекогаш е познато како MPX,кој пак е исто така стар термин за стерео FM,што се гледа на стерео системите од 1960-тите.
4 Поврзано
*Channel access method
*Code-division multiple access (CDMA)
*Кодек (кодер-декодер)
*Честотна поделба на каналите
*Multiplexer
*Multiplexed display
*Ортогонална честотна поделба на каналите (OFDM) (which is a modulation method)
*Statistical multiplexing
*Time-division multiplexing
5 Наводи
*