Πολυπλεξία διαίρεσης χρόνου: μπλοκ διάγραμμα, εργασία, διαφορές και οι εφαρμογές του

Ένα μέσο μπορεί να μεταφέρει μόνο ένα σήμα ανά πάσα στιγμή. Για τη μετάδοση πολλαπλών σημάτων για τη μετάδοση ενός μέσου, το μέσο πρέπει να διαχωριστεί παρέχοντας σε κάθε σήμα ένα τμήμα ολόκληρου του εύρους ζώνης. Αυτό μπορεί να είναι δυνατό χρησιμοποιώντας μια τεχνική πολυπλεξίας. Πολυπλεξία είναι μια τεχνική που χρησιμοποιείται για τον συνδυασμό διαφόρων σημάτων σε ένα μόνο σήμα χρησιμοποιώντας ένα κοινό μέσο. Υπάρχουν διάφοροι τύποι τεχνικών πολυπλεξίας όπως TDM, FDM, CDMA & WDM που χρησιμοποιούνται σε συστήματα μετάδοσης δεδομένων. Αυτό το άρθρο εξετάζει μια επισκόπηση ενός από τους τύπους τεχνικών πολυπλεξίας όπως πολυπλεξία διαίρεσης χρόνου που είναι επίσης γνωστό ως TDM.

Τι είναι η πολυπλεξία διαίρεσης χρόνου;

Πολυπλεξία διαίρεσης χρόνου ή ορισμός TDM είναι? μια τεχνική πολυπλεξίας που χρησιμοποιείται για τη μετάδοση δύο ή υψηλότερων ψηφιακών σημάτων ροής πάνω από ένα κοινό κανάλι. Σε αυτόν τον τύπο τεχνικής πολυπλεξίας, τα εισερχόμενα σήματα διαχωρίζονται σε ισοδύναμες χρονοθυρίδες σταθερού μήκους. Μόλις ολοκληρωθεί η πολυπλεξία, αυτά τα σήματα αποστέλλονται σε ένα κοινό μέσο και μετά την αποπολυπλεξία, συναρμολογούνται ξανά στην αρχική τους μορφή.

Μπλοκ διάγραμμα πολυπλεξίας διαίρεσης χρόνου

Το μπλοκ διάγραμμα πολυπλεξίας διαίρεσης χρόνου φαίνεται παρακάτω το οποίο χρησιμοποιεί τόσο τα τμήματα του πομπού όσο και του δέκτη. Για τη μετάδοση δεδομένων, η τεχνική πολυπλεξίας που χρησιμοποιεί αποτελεσματικά ολόκληρο το κανάλι ονομάζεται μερικές φορές PAM/TDM επειδή: ένα σύστημα TDM χρησιμοποιεί ένα PAM. Έτσι, σε αυτήν την τεχνική διαμόρφωσης, κάθε παλμός κρατά κάποια σύντομη χρονική περίοδο επιτρέποντας τη μέγιστη χρήση του καναλιού.

Στο παραπάνω μπλοκ διάγραμμα TDM, υπάρχει ο αριθμός των LPF στην αρχή του συστήματος με βάση το αρ. των εισροών δεδομένων. Βασικά, αυτά τα χαμηλοπερατά φίλτρα είναι φίλτρα κατά της παραμόρφωσης που αφαιρούν το ψευδώνυμο του σήματος δεδομένων i/p. Μετά από αυτό, η έξοδος του LPF δίνεται στον μεταγωγέα. Σύμφωνα με την περιστροφή του μεταγωγέα, τα δείγματα εισόδου δεδομένων συλλέγονται μέσω αυτού. Εδώ, ο ρυθμός περιστροφής του μεταγωγέα είναι «fs», επομένως υποδηλώνει τη συχνότητα δειγματοληψίας του συστήματος.

Ας υποθέσουμε ότι έχουμε εισόδους δεδομένων «n» και στη συνέχεια, σύμφωνα με την επανάσταση η μία μετά την άλλη, αυτές οι είσοδοι δεδομένων θα πολυπλέκονται και θα μεταδίδονται πάνω από το κοινό κανάλι. Στο άκρο του δέκτη του συστήματος, χρησιμοποιείται ένας αποκομτωτής ο οποίος συγχρονίζεται στο άκρο εκπομπής από τον μεταγωγέα. Έτσι αυτός ο απομετατροπέας l στο άκρο λήψης διαιρεί το πολυπλεξικό σήμα διαίρεσης χρόνου.

Στο παραπάνω σύστημα, ο commutator & de-commutator θα πρέπει να έχουν την ίδια ταχύτητα περιστροφής για να υπάρχει ακριβής αποπολυπλέξη του σήματος στο τέλος του δέκτη. Με βάση την περιστροφή που εκτελείται μέσω του αποκομματιστή, τα δείγματα συλλέγονται μέσω του LPF & η πραγματική εισαγωγή δεδομένων στον δέκτη ανακτάται.

Αφήστε τη μέγιστη συχνότητα του σήματος «fm» και τη συχνότητα δειγματοληψίας «fs» στη συνέχεια

fs ≥ 2fm

Επομένως, η χρονική διάρκεια μεταξύ των διαδοχικών δειγμάτων δίνεται ως:

Ts = 1/fs

Αν θεωρήσουμε ότι υπάρχουν «N» κανάλια εισόδου, τότε συλλέγεται ένα μόνο δείγμα από καθένα από τα «N» δείγματα. Επομένως, κάθε διάστημα θα μας δίνει δείγματα «N» και η απόσταση μεταξύ των δύο μπορεί να γραφτεί ως Ts/N.

Γνωρίζουμε ότι βασικά η συχνότητα παλμού είναι ο αριθμός των παλμών για κάθε δευτερόλεπτο που δίνεται ως
Συχνότητα παλμού = 1/απόσταση μεταξύ δύο δειγμάτων

= 1/Ts/N =.N/Ts

Γνωρίζουμε ότι Ts = 1/fs, η παραπάνω εξίσωση θα γίνει ως?

= N/1/fs = Nfs.

Για ένα σήμα πολυπλεξίας διαίρεσης χρόνου, ο παλμός για κάθε δευτερόλεπτο είναι ο ρυθμός σηματοδότησης που συμβολίζεται με «r». Ετσι,

r = Nfs

Πώς λειτουργεί η πολυπλεξία διαίρεσης χρόνου;

Η μέθοδος πολυπλεξίας με διαίρεση χρόνου λειτουργεί τοποθετώντας πολλές ροές δεδομένων σε ένα μόνο σήμα διαιρώντας το σήμα σε διάφορα τμήματα, όπου κάθε τμήμα έχει πολύ μικρή διάρκεια. Κάθε μεμονωμένη ροή δεδομένων στο άκρο λήψης συναρμολογείται εκ νέου ανάλογα με το χρονισμό.

Στο παρακάτω διάγραμμα TDM, όταν οι τρεις πηγές A, B & C θέλουν να στείλουν δεδομένα μέσω ενός κοινού μέσου, το σήμα από αυτές τις τρεις πηγές μπορεί να διαχωριστεί σε διάφορα πλαίσια όπου κάθε πλαίσιο έχει τη σταθερή χρονοθυρίδα του.

Στο παραπάνω σύστημα TDM λαμβάνονται υπόψη τρεις μονάδες από κάθε πηγή που σχηματίζουν το πραγματικό σήμα από κοινού.

Ένα πλαίσιο συλλέγεται με μία μονάδα κάθε πηγής που μεταδίδεται κάθε φορά. Όταν αυτές οι μονάδες διαφέρουν εντελώς μεταξύ τους, τότε μπορούν να αφαιρεθούν οι πιθανότητες ανάμειξης σήματος που μπορούν να αποφευχθούν. Μόλις ένα καρέ μεταδοθεί πάνω από μια συγκεκριμένη χρονική θυρίδα, τότε το δεύτερο καρέ χρησιμοποιεί ένα παρόμοιο κανάλι για να μεταδοθεί και περαιτέρω αυτή η διαδικασία επαναλαμβάνεται μέχρι να ολοκληρωθεί η μετάδοση.

Τύποι πολυπλεξίας διαίρεσης χρόνου

Υπάρχουν δύο τύποι πολυπλεξίας διαίρεσης χρόνου. σύγχρονο TDM και ασύγχρονο TDM.

Σύγχρονο TDM

Η είσοδος είναι σύγχρονη πολυπλεξία διαίρεσης χρόνου είναι απλά συνδεδεμένη σε ένα πλαίσιο. Στο TDM, εάν υπάρχουν συνδέσεις «n», τότε το πλαίσιο μπορεί να διαχωριστεί σε χρονικές θυρίδες «n». Έτσι, κάθε υποδοχή κατανέμεται απλώς σε κάθε γραμμή εισόδου. Σε αυτή τη μέθοδο, ο ρυθμός δειγματοληψίας είναι γνωστός σε όλα τα σήματα, και έτσι δίνεται παρόμοια είσοδος ρολογιού. Το mux εκχωρεί την ίδια υποδοχή σε κάθε συσκευή ανά πάσα στιγμή.

Τα πλεονεκτήματα του σύγχρονου TDM περιλαμβάνουν κυρίως: τηρείται η σειρά και δεν απαιτούνται δεδομένα διεύθυνσης. Τα μειονεκτήματα του σύγχρονου TDM περιλαμβάνουν κυρίως: Χρειάζεται υψηλό ρυθμό μετάδοσης bit και εάν δεν υπάρχει σήμα εισόδου σε ένα μόνο κανάλι, αφού έχει εκχωρηθεί μια σταθερή χρονοθυρίδα σε κάθε κανάλι, τότε η χρονική υποδοχή για το συγκεκριμένο κανάλι δεν περιέχει δεδομένα και υπάρχει σπατάλη εύρους ζώνης.

Ασύγχρονο TDM

Το Asynchronous TDM είναι επίσης γνωστό ως Statistical TDM, το οποίο είναι ένας τύπος TDM όπου το πλαίσιο o/p συλλέγει πληροφορίες από το πλαίσιο εισόδου μέχρι να γεμίσει, αλλά δεν αφήνει μια μη συμπληρωμένη υποδοχή όπως στο Synchronous TDM. Σε αυτόν τον τύπο πολυπλεξίας, πρέπει να συμπεριλάβουμε τη διεύθυνση συγκεκριμένων δεδομένων μέσα στην υποδοχή που μεταδίδεται στο πλαίσιο εξόδου. Αυτός ο τύπος TDM είναι πολύ αποδοτικός επειδή η χωρητικότητα του καναλιού χρησιμοποιείται πλήρως και βελτιώνει την απόδοση του εύρους ζώνης.

Τα πλεονεκτήματα του ασύγχρονου TDM περιλαμβάνουν κυρίως: Το κύκλωμά του δεν είναι πολύπλοκο, χρησιμοποιείται ζεύξη επικοινωνίας χαμηλής χωρητικότητας, δεν υπάρχει σοβαρό πρόβλημα διαφωνίας, καμία παραμόρφωση διαμεσολάβησης και για κάθε κανάλι χρησιμοποιείται το πλήρες εύρος ζώνης καναλιού. Τα μειονεκτήματα του ασύγχρονου TDM περιλαμβάνουν κυρίως: χρειάζεται buffer, τα μεγέθη πλαισίων είναι διαφορετικά και απαιτούνται δεδομένα διεύθυνσης.

Διαφορά Α/Β Πολυπλεξία διαίρεσης χρόνου έναντι πολλαπλής πρόσβασης διαίρεσης χρόνου

Η διαφορά μεταξύ TDM και TDMA συζητείται παρακάτω.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα

Τα πλεονεκτήματα της πολυπλεξίας διαίρεσης χρόνου περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

• Ο σχεδιασμός του κυκλώματος του TDM είναι απλός.
• Το TDM χρησιμοποιεί το συνολικό εύρος ζώνης του καναλιού για μετάδοση σήματος.
• Στο TDM, το ζήτημα της παραμόρφωσης της διαμεσολάβησης δεν υπάρχει.
• Τα συστήματα TDM είναι πολύ ευέλικτα σε σύγκριση με τα FDM.
• Για κάθε κανάλι, χρησιμοποιείται το πλήρες διαθέσιμο εύρος ζώνης καναλιού.
• Μερικές φορές, η επικάλυψη παλμών μπορεί να προκαλέσει αλληλεπιδράσεις, ωστόσο μπορεί να μειωθεί χρησιμοποιώντας το χρόνο προστασίας.
• Σε αυτήν την πολυπλεξία, η ανεπιθύμητη μετάδοση σήματος μεταξύ των καναλιών επικοινωνίας λαμβάνει χώρα σπάνια.

Τα μειονεκτήματα της πολυπλεξίας διαίρεσης χρόνου περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.

• Και τα δύο τμήματα εκπομπής και λήψης θα πρέπει να συγχρονιστούν σωστά για να υπάρχει σωστή μετάδοση και λήψη σήματος.
• Το TDM είναι πολύπλοκο στην εφαρμογή.
• Σε σύγκριση με το FDM, αυτή η πολυπλεξία έχει χαμηλότερη καθυστέρηση.
• Τα συστήματα TDM απαιτούν διευθυνσιοδότηση των δεδομένων και του buffer.
• Τα κανάλια αυτής της πολυπλεξίας μπορεί να εξαντληθούν λόγω αργής εξασθένισης στενής ζώνης.
• Στο TDM, ο συγχρονισμός είναι πολύ σημαντικός.
• Σε ένα TDM, ένα buffer και πληροφορίες διεύθυνσης είναι απαραίτητες.

Εφαρμογές/Χρήσεις

Οι εφαρμογές της πολυπλεξίας διαίρεσης χρόνου συζητούνται παρακάτω.

• Το TDM χρησιμοποιείται σε τηλεφωνικές γραμμές ψηφιακού δικτύου ολοκληρωμένων υπηρεσιών.
• Αυτή η πολυπλεξία εφαρμόζεται σε δημόσια τηλεφωνικά δίκτυα μεταγωγής (PSTN) και SONET (Σύγχρονη οπτική δικτύωση).
• Το TDM εφαρμόζεται σε τηλεφωνικά συστήματα.
• Το TDM χρησιμοποιείται σε ενσύρματες τηλεφωνικές γραμμές.
• Παλαιότερα, αυτή η τεχνική πολυπλεξίας χρησιμοποιείται στον τηλέγραφο.
• Το TDM χρησιμοποιείται σε κυψελωτά ραδιόφωνα, συστήματα δορυφορικής πρόσβασης και συστήματα ψηφιακής μίξης ήχου.
• Το TDM είναι η πιο κοινή τεχνική που χρησιμοποιείται σε συστήματα επικοινωνίας/οπτικής μετάδοσης δεδομένων με οπτικές ίνες.
• Το TDM χρησιμοποιείται για αναλογικά και ψηφιακά σήματα όπου ένας αριθμός καναλιών με μικρότερη ταχύτητα απλώς πολυπλέκεται σε κανάλια υψηλής ταχύτητας και χρησιμοποιούνται για μετάδοση.
• Χρησιμοποιείται σε κυψελωτό ραδιόφωνο, ψηφιακή επικοινωνία και σύστημα δορυφορικής επικοινωνίας .

Έτσι, αυτό είναι μια επισκόπηση της πολυπλεξίας διαίρεσης χρόνου ή TDM που χρησιμοποιείται για τη μετάδοση πολλαπλών σημάτων πάνω από το ίδιο κοινό μέσο με την απλή κατανομή ενός περιορισμένου χρονικού διαστήματος σε κάθε σήμα. Γενικά, αυτός ο τύπος πολυπλεξίας χρησιμοποιείται μέσω ψηφιακών συστημάτων που στέλνουν ή λαμβάνουν ψηφιακή διέλευση ζώνης ή ψηφιακά σήματα που μεταφέρονται μέσω αναλογικών φορέων και χρησιμοποιούνται από συστήματα οπτικής μετάδοσης όπως SDH (Σύγχρονη Ψηφιακή Ιεραρχία) και PDH (Πλεσιόχρονη Ψηφιακή Ιεραρχία). Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς, τι είναι το FDM;