Kaj je tehnologija multipleksiranja?
Glavni cilj multipleksiranja je omogočiti, da si več neodvisnih signalov deli isti prenosni kanal. Z izbiro različnih "dimenzij/parametrov" za izolacijo signalov izboljša izkoriščenost povezave. V komunikacijah z optičnimi vlakni se pogosto šteje tudi za ključno sredstvo za razširitev zmogljivosti obstoječe optične infrastrukture. Najpogosteje uporabljenatehnike multipleksiranjavključitiFrekvenčno razdeljeno multipleksiranje (FDM), Multipleksiranje s časovno delitvijo (TDM), inMultipleksiranje po valovni dolžini (WDM). Osredotočili se bomo na zagotavljanje-poglobljene pokritosti teh tehnologij.
Ključne razlike
Razlike medFrekvenčno razdeljeno multipleksiranje (FDM), Multipleksiranje s časovno delitvijo (TDM), inMultipleksiranje po valovni dolžini (WDM)lahko razumemo s konceptom "particioniranja virov":
FDM (frekvenčno razdeljeno multipleksiranje): Celotno pasovno širino razdeli na več frekvenčnih intervalov, pri čemer vsak signal oddaja istočasno znotraj svojega frekvenčnega pasu.
TDM (Time Division Multiplexing): razdeli prenosni proces na zaporedne časovne rezine/reže, pri čemer je vsak signal poslan zaporedno glede na časovne reže; vsak lahko uporablja celotno pasovno širino v svojem časovnem intervalu.
WDM (multipleksiranje valovne dolžine): uporablja različne valovne dolžine (optične nosilce) na istem optičnem vlaknu za prenos različnih kanalov, kar omogoča vzporedni prenos več optičnih signalov. Ta pristop je podoben konceptu frekvenčne delitve, vendar je nosilni medij lahek.
Kaj je FDM?
FDMje tipična metoda »razdelitve kanalov«: pasovno širino povezave razdeli na več logičnih pod{0}}kanalov, pri čemer je vsak signal dodeljen določenemu frekvenčnemu pasu in prenesen v ustrezen pod-kanal s filtriranjem, modulacijo in drugimi tehnikami. Za zmanjšanje medsebojnih motenj med sosednjimi pod-kanali inženirska praksa običajno uporablja zaščitne pasove za izolacijo frekvenčnih pasov.
Tipične aplikacije: FDMse pogosto uporablja v televizijskih oddajah, satelitskih komunikacijskih transponderjih in-linijah na dolge razdalje v tradicionalnih telefonskih omrežjih. Glavna prednost te tehnologije je, da lahko vsi kanali oddajajo hkrati in neprekinjeno, ne da bi bila potrebna natančna časovna sinhronizacija, vendar je zaradi potrebe po zaščitnih pasovih in kompleksnih filtrih izkoriščenost spektra relativno nizka.
Kaj je TDM?
TDMpreslika več signalov v različne časovne položaje: oddajnik razdeli časovne okvire v več časovnih rež, pri čemer vsaka storitev pošilja glede na zaporedje rež; sprejemnik obnovi vsak tok podatkov v skladu z istimi časovnimi pravili.
Optično časovno razdeljeno multipleksiranje (OTDM), ki ga običajno vidimo v optičnih komunikacijah, je različicaTDM. Uporablja zmožnost časovne ločljivosti optičnih impulzov za prepletanje več nizko{1}}hitrostnih optičnih kanalov znotraj fiksnega takta, s čimer se poveča efektivna hitrost prenosa. Ko pa se impulzi ožijo in razdalja poveča, postanejo disperzija in druge težave bolj izrazite, kar zahteva ustrezne kompenzacijske ukrepe.
Tipične aplikacije: TDM tehnologijase široko uporablja v digitalnih telefonskih linijah T1/E1, GSM in drugih mobilnih omrežjih 2G, satelitskih komunikacijskih sistemih TDMA in sinhronih optičnih omrežjih SONET/SDH. Glavna prednostTDMje odsotnost preslušavanja med kanali in popolna izkoriščenost celotne pasovne širine, zaradi česar je posebej primeren za prenos digitalnega signala, čeprav zahteva natančno časovno sinhronizacijo.
Kaj je WDM?
Multipleksiranje po valovni dolžini (WDM)implementira "paralelizem-na podlagi valovne dolžine" na optičnih vlaknih, pri čemer združuje več optičnih nosilcev različnih valovnih dolžin v isto vlakno za prenos, nato pa jih na drugem koncu loči po valovni dolžini. Pomembna inženirska značilnost je, da lahko vsak kanal valovne dolžine v veliki meri doseže ločitev protokola in hitrosti.
Dva pogostaWDMsistemi soCWDMinDWDM (Gosto valovnodolžinsko multipleksiranje). Imata isti princip, vendar se razlikujeta predvsem v razmiku valovnih dolžin, številu razpoložljivih kanalov in odvisnosti od zmožnosti ojačanja optične domene.
Pristop širjenja zmogljivostiWDMje običajno bolj zrnat: po potrebi je mogoče dodati kanale valovne dolžine za povečanje zmogljivosti. Vendar pa to pomeni tudi povečano multipleksiranje/demultipleksiranje, naprave za upravljanje optične energije in kompleksnost inženiringa, z ustreznim povečanjem kompleksnosti sistema in operativnih zahtev.
Vzporedna--primerjava FDM, TDM in WDM
|
Dimenzija |
FDM |
TDM |
WDM |
|
Multipleksirani vir |
Frekvenca/frekvenčni pas |
Čas/Časovna reža |
Valovna dolžina (optični nosilec) |
|
Tipičen medij |
Brezžično/koaksialno/kabelsko |
Različne digitalne povezave |
Optična vlakna |
|
Način prenosa |
Več kanalov hkrati zaseda različne frekvenčne pasove |
Več kanalov izmenično zaseda časovne reže |
Več kanalov hkrati zaseda različne valovne dolžine |
|
Ključni inženirski vidiki |
Načrtovanje frekvenčnega pasu, filtriranje, zaščitni pasovi |
Oblikovanje strukture okvirja, ura in sinhronizacija |
Stabilnost valovne dolžine, naprave za multipleksiranje/demultipleksiranje, upravljanje optične moči/disperzije in nelinearnosti |
|
Metoda razširitve |
Dodajte razpoložljive frekvenčne pasove ali izboljšajte spektralno učinkovitost |
Povečajte stopnjo časovne reže/nivo multipleksiranja ali optimizirajte statistično multipleksiranje |
Dodajte kanale valovne dolžine ali nadgradite s CWDM na DWDM |
|
Analogija skupnega scenarija |
"Vzporedni kanali" |
"Rotacija časovnega reže" |
"Več vzporednih valovnih dolžin na enem vlaknu" |
Zaključek
FDMje primeren za scenarije "razdelitve kanalov frekvenčnega pasu", z inženirskim poudarkom na izolaciji frekvenčnega pasu in izvedbi filtra.
TDMse tesneje ujema s časovno organizacijo digitalnih sistemov, z večjo odvisnostjo od sinhronizacije, okvirov in struktur časovnih rež.
WDMje eden najpogostejših pristopov za širitev zmogljivosti vomrežja z optičnimi vlakni, kar znatno izboljša prenosno zmogljivost enega-vlakna s pomočjo vzporednosti valovnih dolžin. V dejanskih optičnih omrežjih je običajno kombinirati več metod multipleksiranja, da se doseže boljši prenos in rezultati razvoja.
