Multipleksointi on tekniikka, jota käytetään useiden tietovirtojen yhdistämiseen ja lähettämiseen yhdellä välineellä. Tietovirtojen yhdistämisprosessi tunnetaan kanavointina ja multipleksoinnissa käytettävä laitteisto tunnetaan multiplekserinä.

Multipleksointi saadaan aikaan käyttämällä laitetta nimeltä Multiplexer ( MUX ), joka yhdistää n syöttölinjaa yhdeksi lähtölinjaksi. Multipleksointi seuraa monta yhteen, eli n tulolinjaa ja yhtä lähtölinjaa.

Demultipleksointi saadaan aikaan käyttämällä laitetta nimeltä Demultiplexer ( DEMUX ) saatavilla vastaanottavassa päässä. DEMUX erottaa signaalin komponenttisignaaleihinsa (yksi tulo ja n lähtöä). Siksi voimme sanoa, että demultipleksointi noudattaa yksi-moneen lähestymistapaa.

Miksi multipleksointi?

• Lähetysvälinettä käytetään signaalin lähettämiseen lähettäjältä vastaanottajalle. Medialla voi olla vain yksi signaali kerrallaan.
• Jos yhdelle välineelle on jaettava useita signaaleja, media on jaettava siten, että jokaiselle signaalille annetaan osa käytettävissä olevasta kaistanleveydestä. Esimerkki: Jos signaaleja on 10 ja median kaistanleveys on 100 yksikköä, jokainen signaali jakaa 10 yksikköä.
• Kun useat signaalit jakavat yhteisen välineen, on olemassa törmäysmahdollisuus. Tällaisen törmäyksen välttämiseksi käytetään multipleksointikonseptia.
• Siirtopalvelut ovat erittäin kalliita.

Multipleksoinnin historia

• Multipleksointitekniikkaa käytetään laajalti tietoliikenteessä, jossa useita puheluita kuljetetaan yhden johdon kautta.
• Multipleksointi sai alkunsa lennätyksestä 1870-luvun alussa ja sitä käytetään nykyään laajalti viestinnässä.
• George Owen Squier kehitti puhelinoperaattorin multipleksointi vuonna 1910.

Multipleksoinnin käsite

• 'n'-tulolinjat lähetetään multiplekserin kautta, ja multiplekseri yhdistää signaalit muodostaen yhdistelmäsignaalin.
• Yhdistelmäsignaali johdetaan demultiplekserin läpi ja demultiplekseri erottaa signaalin komponenttisignaaleiksi ja siirtää ne vastaaviin kohteisiin.

Multipleksoinnin edut:

• Yhdellä välineellä voidaan lähettää useampi kuin yksi signaali.
• Median kaistanleveyttä voidaan hyödyntää tehokkaasti.

Multipleksointitekniikat

Multipleksointitekniikat voidaan luokitella seuraavasti:

Taajuusjakoinen multipleksointi (FDM)

• Se on analoginen tekniikka.
Taajuusjakoinen multipleksointion tekniikka, jossa yksittäisen lähetysvälineen käytettävissä oleva kaistanleveys jaetaan useisiin kanaviin.

• Yllä olevassa kaaviossa yksi lähetysväline on jaettu useisiin taajuuskanaviin, ja jokainen taajuuskanava on annettu eri laitteille. Laitteen 1 taajuuskanava on 1-5.
• Tulosignaalit muunnetaan taajuuskaistoiksi käyttämällä modulaatiotekniikoita, ja ne yhdistetään multiplekserin avulla yhdistelmäsignaaliksi.
• FDM:n päätavoitteena on jakaa käytettävissä oleva kaistanleveys eri taajuuskanaviin ja allokoida ne eri laitteille.
• Modulaatiotekniikkaa käyttäen tulosignaalit lähetetään taajuuskaistoihin ja yhdistetään sitten yhdistelmäsignaaliksi.
• Kantoaaltoja, joita käytetään signaalien moduloimiseen, tunnetaan nimellä alikantoaaltoja . Ne esitetään muodossa f1,f2..fn.
FDMkäytetään pääasiassa radiolähetyksissä ja TV-verkoissa.

FDM:n edut:

• FDM:ää käytetään analogisissa signaaleissa.
• FDM-prosessi on erittäin yksinkertainen ja helppo modulaatio.
• Suuri määrä signaaleja voidaan lähettää FDM:n kautta samanaikaisesti.
• Se ei vaadi synkronointia lähettäjän ja vastaanottajan välillä.

FDM:n haitat:

• FDM-tekniikkaa käytetään vain silloin, kun tarvitaan hitaita kanavia.
• Se kärsii ylikuulumisongelmasta.
• Tarvitaan suuri määrä modulaattoreita.
• Se vaatii suuren kaistanleveyden kanavan.

FDM:n sovellukset:

• FDM:ää käytetään yleisesti TV-verkoissa.
• Sitä käytetään FM- ja AM-lähetyksissä. Jokaisella FM-radioasemalla on eri taajuudet, ja ne on multipleksoitu muodostamaan komposiittisignaali. Multipleksoitu signaali lähetetään ilmassa.

Wavelength Division Multiplexing (WDM)

• Aallonpituusjakomultipleksointi on sama kuin FDM, paitsi että optiset signaalit lähetetään valokuitukaapelin kautta.
• WDM:ää käytetään kuituoptiikassa lisäämään yksittäisen kuidun kapasiteettia.
• Sitä käytetään valokaapelin korkean tiedonsiirtonopeuden hyödyntämiseen.
• Se on analoginen multipleksointitekniikka.
• Eri lähteistä tulevat optiset signaalit yhdistetään multiplekserin avulla leveämmäksi valokaistaksi.
• Vastaanottopäässä demultiplekseri erottaa signaalit lähettääkseen ne vastaaviin kohteisiin.
• Multipleksointi ja demultipleksointi voidaan saada aikaan käyttämällä prismaa.
• Prisma voi toimia multiplekserina yhdistämällä erilaisia ​​optisia signaaleja muodostamaan komposiittisignaalin, ja komposiittisignaali välitetään valokuitukaapelin kautta.
• Prisma suorittaa myös käänteisen toiminnan, eli demultipleksoi signaalin.

Aikajakoinen multipleksointi

• Se on digitaalinen tekniikka.
• Frequency Division Multiplexing Techniquessa kaikki signaalit toimivat samaan aikaan eri taajuudella, mutta aikajakoisen multipleksointitekniikan tapauksessa kaikki signaalit toimivat samalla taajuudella eri aikaan.
• Sisään Aikajakomultipleksointitekniikka , kanavalla käytettävissä oleva kokonaisaika jakautuu eri käyttäjien kesken. Tästä syystä kullekin käyttäjälle on varattu eri aikaväli, joka tunnetaan aikavälinä, jolloin lähettäjän on lähetettävä data.
• Käyttäjä ottaa kanavan hallintaansa tietyn ajan.
• Time Division Multiplexing -tekniikassa dataa ei lähetetä samanaikaisesti, vaan tiedot lähetetään yksitellen.
• TDM:ssä signaali lähetetään kehysten muodossa. Kehykset sisältävät aikavälien syklin, jossa jokainen kehys sisältää yhden tai useamman aikavälin, joka on omistettu kullekin käyttäjälle.
• Sitä voidaan käyttää sekä digitaalisten että analogisten signaalien multipleksoimiseen, mutta sitä käytetään pääasiassa digitaalisten signaalien multipleksoimiseen.

TDM:ää on kahta tyyppiä:

• Synkroninen TDM
• Asynkroninen TDM

Synkroninen TDM

• Synkroninen TDM on tekniikka, jossa aikaväli on ennalta määritetty jokaiselle laitteelle.
• Synkronisessa TDM:ssä kullekin laitteelle annetaan jokin aikaväli riippumatta siitä, sisältääkö laite dataa vai ei.
• Jos laitteessa ei ole tietoja, paikka jää tyhjäksi.
• Synkronisessa TDM:ssä signaalit lähetetään kehysten muodossa. Aikavälit on järjestetty kehyksiin. Jos laitteessa ei ole dataa tietylle aikavälille, välitetään tyhjä aikaväli.
• Suosituimmat synkroniset TDM:t ovat T-1-kanavointi, ISDN-kanavointi ja SONET-kanavointi.
• Jos laitteita on n, paikkaa on n.

Synkronisen TDM:n käsite

Yllä olevassa kuvassa on toteutettu Synchronous TDM -tekniikka. Jokaiselle laitteelle on varattu aikaväli. Aikavälit lähetetään riippumatta siitä, onko lähettäjällä lähetettävää dataa vai ei.

Synkronisen TDM:n haitat:

• Kanavan kapasiteetti ei ole täysin hyödynnetty, koska välitetään myös tyhjiä aikavälejä, joilla ei ole dataa. Yllä olevassa kuvassa ensimmäinen kehys on täysin täytetty, mutta kahdessa viimeisessä kehyksessä jotkut paikat ovat tyhjiä. Tästä syystä voidaan sanoa, että kanavan kapasiteettia ei hyödynnetä tehokkaasti.
• Siirtovälineen nopeuden tulee olla suurempi kuin syöttölinjojen kokonaisnopeus. Vaihtoehtoinen lähestymistapa synkroniselle TDM:lle on Asynchronous Time Division Multiplexing.

Asynkroninen TDM

• Asynkroninen TDM tunnetaan myös nimellä tilastollinen TDM.
• Asynkroninen TDM on tekniikka, jossa aikavälejä ei ole kiinteitä, kuten synkronisen TDM:n tapauksessa. Aikavälit on varattu vain niille laitteille, joilla on lähetettävät tiedot. Siksi voidaan sanoa, että Asynchronous Time Division -multipleksori lähettää vain aktiivisten työasemien dataa.
• Asynkroninen TDM-tekniikka allokoi aikavälit laitteille dynaamisesti.
• Asynkronisessa TDM:ssä tulolinjojen kokonaisnopeus voi olla suurempi kuin kanavan kapasiteetti.
• Asynkroninen aikajakomultipleksori hyväksyy saapuvat tietovirrat ja luo kehyksen, joka sisältää vain dataa ilman tyhjiä paikkoja.
• Asynchronous TDM:ssä jokainen paikka sisältää osoiteosan, joka tunnistaa datan lähteen.

• Ero Asynkronisen TDM:n ja Synkronisen TDM:n välillä on, että monet synkronisen TDM:n paikat ovat käyttämättä, mutta asynkronisessa TDM:ssä paikat ovat täysin käytössä. Tämä johtaa pienempään lähetysaikaan ja kanavan kapasiteetin tehokkaaseen hyödyntämiseen.
• Synkronisessa TDM:ssä, jos lähetyslaitteita on n, aikaväliä on n. Asynkronisessa TDM:ssä, jos lähettäviä laitteita on n, on m aikaväliä, joissa m on pienempi kuin n ( m).
• Aikavälien määrä kehyksessä riippuu tulorivien lukumäärän tilastollisesta analyysistä.

Asynkronisen TDM:n käsite

Yllä olevassa kaaviossa laitteita on 4, mutta dataa lähettää vain kaksi laitetta, eli A ja C. Siksi A:n ja C:n tiedot välitetään vain siirtolinjan kautta.

Yllä olevan kaavion kehys voidaan esittää seuraavasti:

Yllä olevasta kuvasta näkyy, että dataosa sisältää osoitteen tietojen lähteen määrittämiseksi.