La multiplexació en xarxes de telecomunicacions i ordinadors és un tipus de tècnica utilitzada per combinar i transmetre nombrosos senyals de dades a través d'un sol mitjà. En el multiplexació mètode, multiplexor El maquinari (MUX) té un paper important a l'hora d'aconseguir la multiplexació fusionant 'n' línies d'entrada per generar una única línia de sortida. Per tant, aquest mètode segueix principalment el concepte de molts a un, que significa línies d'entrada n i línia de sortida única. Hi ha diferents tipus de tècniques de multiplexació com; FDM, TDM, CDM , SDM i OFDM. Aquest article proporciona informació breu sobre un dels tipus de tècniques de multiplexació com; multiplexació per divisió espacial o SDM.
Què és la multiplexació per divisió espacial (SDM)?
Una tècnica de multiplexació dins d'una xarxa sense fil sistema de comunicació s'utilitza per millorar la capacitat del sistema simplement aprofitant la separació física dels usuaris es coneix com a multiplexació per divisió espacial o multiplexació per divisió espacial (SDM). En aquesta tècnica de multiplexació, diversos antenes s'utilitzen als dos extrems del transmissor i del receptor per fer canals de comunicació paral·lels. Aquests canals de comunicació són independents entre si, la qual cosa permet que diversos usuaris transmetin dades simultàniament dins d'una banda de freqüència similar excepte per interferències.
La capacitat del sistema de comunicació sense fils es pot millorar simplement incloent més antenes per formar canals més independents. Aquesta tècnica de multiplexació s'utilitza habitualment en sistemes de comunicació sense fil com; Wi-Fi, sistemes de comunicació per satèl·lit i xarxes mòbils.
SDM en exemple de cable òptic submarí
La multiplexació de divisió espacial a l'aplicació de cable òptic submarí es divideix en tres sistemes de transmissió; Transmissió de banda C de fibra d'un sol nucli, banda C + L de fibra d'un sol nucli i transmissió de banda C de fibra multinucli. A continuació es mostra el diagrama de la trajectòria de la llum dels tres sistemes de transmissió.
Una banda C de fibra d'un sol nucli en un sistema de transmissió de cable òptic submarí només està equipada amb equips EDFA per millorar el senyal. EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier) és un tipus d'OFA que és un amplificador òptic mitjançant ions d'erbi inclosos al nucli de fibra òptica. EDFA té algunes característiques com; Baix soroll, alt guany i polarització independent. Amplifica els senyals òptics dins de la banda d'1,55 μm (o) 1,58 μm.
El sistema de transmissió de banda C + L d'un sol nucli requereix dos EDFA per millorar els senyals de dues bandes de manera corresponent. El sistema de transmissió de banda C de fibra multinucli és molt complicat i requereix ventilar cada nucli de fibra i introduir-lo a l'amplificador de senyal, i després d'aquest ventilador al senyal de l'amplificador al cable de fibra multinucli.
Sempre que la relació senyal-soroll del sistema de transmissió de 3 canals sigui d'uns 9,5 dB, el sistema de transmissió de banda C + L de fibra d'un sol nucli necessita 37 parells de fibra òptica per aconseguir la màxima capacitat de transmissió del cable òptic.
El sistema de transmissió de banda C de fibra multinucli necessita de 19 a 20 parells de fibres per aconseguir la màxima capacitat de transmissió. El sistema de transmissió de banda C + L de fibra d'un sol nucli requereix només tretze parells de cable de fibra per estendre la capacitat més alta; tanmateix, la seva capacitat més alta és el 70% de la transmissió de fibra de banda C d'un sol nucli només.
En la tecnologia SDM, la distància de cada cable òptic submarí s'estableix en 60 km per calcular les tensions requerides pels tres sistemes de transmissió. La banda C d'un sol nucli i la banda C + L necessiten tensions més baixes fins a 15 kV de tensió màxima. En comparació amb els sistemes de transmissió FOC multilínia, els seus voltatges són menors perquè els sistemes de transmissió de fibra multinucli necessiten amplificadors addicionals per completar la transmissió.
En tres sistemes de transmissió de multiplexació per divisió espacial, la capacitat de transmissió de la banda C + L de fibra d'un sol nucli i la banda C de diversos nuclis és més lleugera en comparació amb la transmissió de la banda C de fibra d'un sol nucli. Els sistemes de banda C i d'ona C + L de fibra d'un sol nucli poden utilitzar voltatges i ús d'energia més baixos en comparació amb els sistemes multinucli si s'aconsegueix una capacitat similar mitjançant multinucli.
Treball de multiplexació de la divisió espacial
Space Division Multiplexing (SDM) funciona aprofitant la dimensió espacial per transmetre múltiples fluxos de dades independents simultàniament. Aquí teniu una explicació simplificada de com funciona:
- Separació espacial : SDM es basa en separar físicament els camins de transmissió per a diferents fluxos de dades. Aquesta separació es pot aconseguir utilitzant diverses tècniques segons el mitjà de transmissió, com l'ús de diferents fibres òptiques, elements d'antena o camins acústics.
- Canals múltiples : Cada camí separat espacialment representa un canal de comunicació diferent. Aquests canals es poden utilitzar per transmetre fluxos de dades independents simultàniament sense interferir entre ells.
- Codificació i modulació de dades : Abans de la transmissió, les dades destinades a cada canal se sotmeten a tècniques de codificació i modulació per convertir-les en un format adequat per a la transmissió sobre el mitjà escollit. Normalment, això implica convertir dades digitals en senyals analògics modulats a freqüències específiques o altres propietats adequades per al mitjà de transmissió.
- Transmissió simultània : Un cop les dades estan codificades i modulades, es transmeten simultàniament pels canals separats espacialment. Aquesta transmissió simultània permet un major rendiment de dades i una utilització eficient dels recursos de comunicació disponibles.
- Descodificació del receptor : a l'extrem receptor, els senyals de tots els canals espacials es reben i es processen per separat. Cada canal es demodula i es descodifica per recuperar els fluxos de dades originals. Com que els canals estan separats espacialment, hi ha una interferència mínima entre ells, cosa que permet una recuperació de dades fiable.
- Integració de fluxos de dades : Finalment, els fluxos de dades recuperats de tots els canals s'integren per reconstruir les dades originals transmeses. Aquest procés d'integració depèn de l'aplicació específica i pot implicar tasques com ara la correcció d'errors, la sincronització i l'agregació de dades.
En general, la multiplexació per divisió espacial permet la transmissió simultània de múltiples fluxos de dades independents aprofitant la separació espacial, augmentant així la capacitat i l'eficiència de la comunicació. S'utilitza habitualment en diversos sistemes de comunicació, incloses les xarxes de fibra òptica, la comunicació sense fil, la comunicació per satèl·lit i la comunicació acústica submarina.
Exemples de multiplexació de la divisió espacial
El primer exemple de SDM és la comunicació cel·lular perquè en aquesta comunicació s'utilitzen de nou el conjunt igual de freqüències portadores dins de cèl·lules que no estan a prop les unes de les altres.
- Comunicació de fibra òptica : En els sistemes de comunicació de fibra òptica, es poden transmetre múltiples canals simultàniament a través de la mateixa fibra utilitzant diferents camins espacials. Cada camí espacial pot representar una longitud d'ona diferent (Wavelength Division Multiplexing - WDM) o un estat de polarització diferent (Polarization Division Multiplexing - PDM). Això permet augmentar la capacitat de transmissió de dades sense haver de posar cables de fibra física addicionals.
- Sistemes d'antenes múltiples : En la comunicació sense fil, els sistemes d'entrada i sortida múltiple (MIMO) utilitzen múltiples antenes tant al transmissor com al receptor per millorar l'eficiència espectral. Cada parell d'antenes forma un canal espacial i les dades es transmeten per aquests canals simultàniament, augmentant efectivament la capacitat de l'enllaç sense fil.
- Comunicació per satèl·lit : Els sistemes de comunicació per satèl·lit sovint utilitzen tècniques SDM per transmetre múltiples senyals simultàniament utilitzant diferents bandes de freqüència o camins espacials. Això permet una utilització més eficient dels recursos de satèl·lit i un major rendiment de dades per a aplicacions com ara la difusió, els serveis d'Internet i la teledetecció.
- Comunicació acústica submarina : En entorns submarins, les ones acústiques s'utilitzen per a la comunicació a causa de la seva capacitat per recórrer llargues distàncies. SDM es pot utilitzar utilitzant múltiples hidròfons i transmissors per crear canals separats espacialment, permetent la transmissió simultània de múltiples fluxos de dades i augmentar la capacitat de comunicació global.
- Interconnexions de circuits integrats : Dins dels dispositius electrònics, com ara processadors informàtics o equips de xarxa, les tècniques de multiplexació de divisió espacial es poden aplicar per interconnectar diversos components o nuclis en un xip. Mitjançant l'encaminament dels senyals a través de diferents camins físics, les dades es poden transmetre simultàniament entre diverses unitats de processament, millorant el rendiment i el rendiment globals del sistema.
Avantatges i desavantatges
El avantatges de la multiplexació per divisió espacial incloure el següent.
- Una tècnica SDM millora la densitat espacial de la fibra òptica en la secció transversal de la unitat.
- Augmenta el nombre de canals de transmissió espacial dins d'un revestiment comú.
- El SDM és una combinació de FDM o multiplexació per divisió de freqüència i TDM o multiplexació per divisió de temps .
- Transmet missatges amb la utilització d'una freqüència específica, de manera que un canal particular es pot utilitzar contra una banda de freqüència determinada durant un temps.
- Aquesta tècnica de multiplexació simplement permet que una fibra òptica transmeti diversos senyals que s'envien a diverses longituds d'ona sense interferir entre si.
- SDM desenvolupa l'eficiència energètica i permet reduir costos significativament per a cada bit.
- La tècnica SDM millora l'eficiència espectral de cada fibra simplement multiplexant els senyals dins dels modes LP ortogonals en FMF (fibres de pocs modes) i fibres multinucli.
- El desenvolupament és bastant senzill i no calen components òptics nous fonamentals.
- Millor ús de l'ample de banda.
- La freqüència fixa es pot tornar a utilitzar dins de l'SDM.
- SDM es pot implementar dins de cables òptics purs.
- El seu rendiment és extremadament alt a causa dels cables òptics.
- Millor ús de la freqüència a causa de diverses tècniques de multiplexació i fibra òptica.
El desavantatges de la multiplexació per divisió espacial incloure el següent.
- El cost de l'SDM encara augmenta significativament a causa de la millora del nombre de canals de transmissió.
- La multiplexació utilitza algorismes i protocols complexos per combinar i dividir els diferents senyals que s'emeten. Així, això millora la dificultat de la xarxa i fa que sigui més difícil el manteniment i la resolució de problemes.
- La multiplexació provoca interferències entre els senyals que s'emeten, la qual cosa pot corrompre el valor de les dades transmeses.
- Aquesta tècnica de multiplexació necessita una certa quantitat d'ample de banda per al procediment de multiplexació, que pot disminuir la quantitat d'ample de banda disponible per a la transmissió de dades reals.
- Implementar i mantenir aquesta multiplexació és costós a causa de la complexitat i de l'equip especialitzat necessari.
- Aquesta multiplexació fa que sigui més difícil desar les dades transmeses perquè s'envien diversos senyals per sobre d'un canal similar.
- En SDM, es pot produir una inferència.
- SDM s'enfronta a pèrdues d'inferència elevades.
- En SDM, el mateix conjunt de freqüències o el mateix conjunt de senyals TDM s'utilitzen en dos llocs diferents
Aplicacions de multiplexació de la divisió espacial
El Aplicacions de la multiplexació per divisió espacial incloure el següent.
- La multiplexació per divisió espacial s'utilitza a les xarxes terrestres mitjançant dos mètodes diferents; Components compatibles amb SDM disposats tant dins de les infraestructures de transmissió com de commutació (o) implementació SDM només dins de l'arquitectura de commutació.
- Tècnica de multiplexació per divisió espacial dins de la comunicació sense fils MIMO i fibra òptica La comunicació s'utilitza per emetre canals independents que estan separats dins l'espai.
- SDM s'utilitza a les xarxes cel·lulars en la forma de tecnologia d'entrada múltiple de sortida múltiple, que utilitza diverses antenes als dos extrems del transmissor i del receptor per millorar el valor i la capacitat de l'enllaç de comunicació.
- SDM es refereix a un mètode per entendre la multiplexació de fibra òptica amb divisió espacial.
- La tècnica SDM s'utilitza per a la transmissió de dades òptiques allà on s'utilitzen múltiples canals espacials com en fibres multinucli.
- La tècnica de multiplexació de divisió espacial per a la transmissió de fibra òptica ajuda a superar el límit de capacitat de WDM.
- SDM s'utilitza en tecnologia GSM.
Així, això és una visió general de la multiplexació per divisió espacial , treball, exemples, avantatges, inconvenients i aplicacions. La tecnologia SDM s'ajusta a la tendència de creixement de la comunicació OFC o de fibra òptica. Aquesta tècnica de multiplexació és una innovació important i una forma desenvolupada de la tecnologia OFC. Aquí teniu una pregunta per a vosaltres, què és la multiplexació per divisió de temps o TDM?
