Internacionalni univerzitet Travnik, Saobraćajni fakultetInternational University of Travnik, Faculty of Traffic

TELEKOMUNIKACIONI SISTEMI

Internacionalni univerzitet Travnik, Saobraćajni fakultetInternational University of Travnik, Faculty of Traffic

MULTIPLEKSIRANJE

Multipleksiranje

U elektronici, telekomunikacijama i kompjuterskim mrežama multipleksiranje je proces u kome se više analognih ili digitalnih signala kombinuje u jedan signal i prenosi nekim prenosnim medijumom do željenog prijemnika.

Multipleksiranje komunikacijskog kanala predstavlja takvu vrstu prenosa kod koga se jedan isti sustav koristi za prijenos više neovisnih poruka.

Samo multipleksiranje označava takav prijenos podataka putem komunikacijskog kanala pri kojem se komunikacijski kanal treba iskoristiti na što bolji način.

Multipleksiranje

Multipleksiranje je pojam koji označava dijeljenje nekog zajedničkog resursa korisnicima. Kao jednostavan primjer multipleksiranja može se uzeti željeznička pruga.

Želimo li poslati dvije kompozicije od grada A do B ne možemo to učiniti istovremeno već moramo poslati prvo jednu kompoziciju, a potom, nakon određenog vremena, i drugu kompoziciju. To je primjer vremenskog multipleksiranja.

Multipleksiranje

Tehnike multipleksiranja

za multipeksiranje se koristi multipleksor (MUX) u kojeg ulazi N grana koje se kombiniraju u jedan signal

prijenosni medij se dijeli na N kanala (N korisnika )

demultipleksor(DEMUX) i multipleksor su povezani prijenosnim medijem DEMUX će izdvajati pojedine podatke iz određenog kanala i proslijediti ih na izlaz koji je predodređen nekoj od N propadajućih grana

Postoji više tradicionalnih koncepta višestrukog pristupa u mobilnim radiokomunikacijama.

To su:

-Frekvencijski multipleks (Frequency Division Multiple Access - FDMA),-Vremenski multipleks (Time Division Multiple Access - TDMA),-Kodni multipleks (Code Division Multiple Access - CDMA) i-Talasni multipleks (Wave Division Multiple Access - WDMA).

Multipleksiranje

FDMA – frekvencijsko multipleksiranje

Koristi više frekvencija. Na svaku frekvenciju ponaosob stavlja korisne signale. To se vrši

istovremeno na svim korištenim frekvencijama. Nakon toga, u istom vremenskom domenu se šalju sve frekvencije.

FDM(Frequency Division Multiplexing) je tip multipleksiranja gdje se raspoloživi pojas frekvencija dijeli na određeni broj kanala (manjih dijelova pojasa).

jednoj ulaznoj grani u MUX i izlaznoj grani iz DEMUX-a se dodjeljuje frekvencijski kanal.

multipleksor je sklopovlje koje proizvodi nekoliko nosača različitih frekvencija, modulira svaki nosač s odgovarajućim nizom bitova, te spaja modulirane nosače u jedan signal.

demultipleksor je sklopovlje (hardware) koje prima signal, razlaže ga na modulirane nosače, te reproducira iz njih odgovarajuće nizove bitova

u kanal se smještaju modulirani signali za prijenos informacije

FDMA – frekvencijsko multipleksiranje

istovremenim komuniciranjem kroz isti medij postiže se veća ukupna propusnost medija, dakle prijenos većeg ukupnog broja bitova na sekundu između susjednih kanala ostavlja se zaštitni pojas frekvencija

zaštitni pojas je potreban kako bi se spriječilo da sporedne spektralne komponente moduliranog signala, koje padaju izvan dodijeljenoga kanala, ometaju susjedne kanale

odabrane frekvencije moraju ipak biti dovoljno razdvojene da među njima ne bi dolazilo do interferencije

mogućnosti multipleksiranja su ograničene ukupnom širinom pojasa frekvencija (bandwidth) koje dotični medij dopušta

upotrebom zaštitnog pojasa smanjuje se kapacitet prijenosa u FDM sistemima što je uzrok neučinkovitosti ovih sistema.

FDMA – frekvencijsko multipleksiranje

TDMA – vremensko multipleksiranje

Kada imamo više signala koje treba prenijeti, vremenski multipleks radi tako da od svakog uzme po malo. Konkretno,to znači da 20 milisekundi uzima i prenosi signal broj jedan (pretpostavimo da taj signal traje 1 minut) kroz prenosni medijum. Potom, dolazi red na drugi korisni signal. Multiplekser sada 20 sekundi uzima i prenosi ovaj drugi korisni signal. Tako stalno "opslužuje" svaki signal ,dok od svakog signala ne bude prenijeto 20 milisekundi. Kada završi tih prvih 20 milisekundi svakog signala,kreće ponovo i opet od prvog signala prenosi 20 milisekundi, potom 20 milisekundi drugog i to ponavnja sve dok potpuno ne prenese sve signale bez obzira na njihovo trajanje.

upotrebljava se samo jedan nosač s odabranom frekvencijom pošiljatelji naizmjenično koriste taj isti nosač, svaki u svojim zasebnim

vremenskim intervalima nedostatak TDM-a je fiksna dodjela vremenskih odsječaka gdje pojedini

vremenski odsječak određenog para ulazne i izlazne grane ima fiksno trajanje bez obzira na to da li postoje ili ne postoje podaci za prijenos u tom odsječku

koristi se u prijenosu digitalnog telefonskog signala, prijenos podataka, satelitskim komunikacijama, itd.

TDMA – vremensko multipleksiranje

TDM multipleksiranje sa tri grane ako postoje 3 ulazne grane, svaki kanal će na zajedničkom prijenosnom

mediju koristiti 1/3 vremena izvornog kanala brzina prijenosa(kapacitet) zajedničkog prijenosnog puta je tri puta veća

od brzine svakog ulaznog kanala

TDMA – vremensko multipleksiranje

pr. Ako je brzina(kapacitet) jednog od 4 ulazna kanala 56 kbit/s, koliki će biti kapacitet za zajednički kanal? Koliko traje pojedini vremenski odsječak nakon multipleksiranja?

Kapacitet zajedničke veze 4x56 kbit/s = 224 kbit/s

Vrijeme trajanja jednog odsječka :

TDMA – vremensko multipleksiranje

TDM se ponekad naziva sinkroni TDM jer se svakom ulazu multipleksora unaprijed pridjeljuje fiksni vremenski odsjecak.

prijenosna brzina prijenosnog sustava kod primjene TDMa mora biti veca od zbira svih vršnih informacijskih brzina na ulazima multipleksora unatoč fiksnom pridjeljivanju vremenskih odsječaka, TDM omogućava prijenos informacija različitih informacijskih brzina, pri čemu se brzim ulaznim signalima jednostavno pridjeljuje veći broj vremenskih odsječaka po TDM okviru

TDM može podržati samo one brzine koje su po iznosu višekratnik od osnovne brzine određene trajanjem jednog vremenskog odsječka

TDMA – vremensko multipleksiranje

ako se jedan okvir sastoji od N vremenskih odsje čaka i ako se svaki okvir šalje M puta u sekundi, a svaki vremenski odsje čak sadrzi K bita, tada je informacijska brzina osnovnog TDM kanala M*K bit/s, dok je prijenosna brzina cijelog TDM sustava N*M*K bit/s

TDM svoju primjenu pronalazi u prijenosu informacijskih tokova stalne brzine (prijenos govora i videa stalnom informacijskom brzinom)

Ako se TDM primjeni u prijenosu informacijskih tokova čija brzina varira tada se raspoloživi kapacitet prijenosnog TDM sistema neučinkovito koristi

TDMA – vremensko multipleksiranje

CDMA – Kodno multipleksiranje

Predajnik koji emituje signale,svaki signal kodira na različit način (šifruje ga), i tako kodovanog šalje ka prijemniku. U mnoštvu signala, svaki prijemnik prepoznaje svoj signal na osnovu sistema šifrovanja, to jest, svaki prijemnik može da dešifruje samo signal koji njemu treba da pripadne jer samo njegov sistem za šifrovanje zna.

CDMA je tehnika kojom svi korisnici dijele istu frekvenciju u isto vrijeme.

Poređenje FDMA, TDMA i CDMA

Kod FDMA tehnike korisnici se razdvajaju u frekvencijskom domenu, kod TDMA tehnike u vremenskom domenu, dok kod CDMA tehnike više korisnika pristupa raspoloživom spektru kontinualno tokom trajanja komunikacije, a korisnici su razdvojeni odgovarajućim kodovima.

WDMA – talasno multipleksiranje

WDM (Wave Division Multiplexing), tehnologija talasnog multipleksiranja, može se takođe primijeniti u obezbjeđivanju raščlanjenog pristupa u optičkim rješenjima NGA mreža, što je od posebnog značaja za operatore koji se kao konkurenti vlasnicima infrastrukture pojavljuju na tržištu.

Talasno multipleksiranje se može realizovati u formi CWDM (Coarse Wave

Division Multiplexing) ili DWDM (Dense Wave Division Multiplexing), pri čemu oznake Coarse, odnosno Dense ukazuju na razlike u gustini rastera talasnih dužina (manju i veću, respektivno).

Pravougaona matrica za skeniranje je poznata pod imenom raster.

Danas se u DWDM varijanti može obezbediti i do 160 talasnih dužina po jednom vlaknu, od kojih svaka može da se posmatra kao poseban nosilac u realizaciji optičkog prenosa. Bez korištenja tehnologije talasnog multipleksiranja, danas ne bi bilo moguće ostvariti raščlanjen pristup signalu u optičkom vlaknu.

Slika : Uprošten prikaz talasnog multipleksiranja u mrežama za pristup

WDMA – talasno multipleksiranje

Tehnologija talasnog multipleksiranja se danas intenzivno koristi u okosnicama mreža velikih operatora, kako bi se do maksimuma iskoristio kapacitet ugrađenog optičkog kabla. Obe tehnologije, CWDM i DWDM, koriste se, u nešto manjoj meri, i u metro području, naročito za realizovanje potreba poslovnih korisnika. U mrežama za pristup, ranije se veoma rijetko koristila ova tehnologija, prije svega zbog velikih troškova vezanih za opremu, kao i njene relativno velike osjetljivosti na temperaturne promjene.

U posljednje vrijeme, u mnogim zemljama se sve više eksperimentiše sa tehnologijom DWDM u mrežama za pristup. Na osnovu prvih pokazatelja primjene u mrežama za pristup, postoje procjene da će takva rješenja, dugoročno gledano, biti sve prihvatljivija, čak i u varijantama distribucije do samih korisnika.

WDMA – talasno multipleksiranje

Jedan od izazova koji se postavlja u mrežama za pristup realizovanih tehnologijom talasnog multipleksiranja je raščlanjivanje u PON scenariju.

U WDM-PON scenariju, svakom korisniku je namjenjena jedna talasna dužina, koja se ne dijeli sa drugim korisnicima. Ovaj tip PON-a se može raščlaniti davanjem pristupa alternativnim operatorima do odgovarajućih talasnih dužina na ODF-u, od kojih svaka odgovara po jednom korisniku. U ovom scenariju je omogućeno operatorima da realizuju neku vrstu „virtuelnog” raščlanjivanja, istovremeno ostvarujući uštede u troškovima, najvećim dijelom zahvaljujući eliminisanju mnogih komutacionih čvorova u NGA PON arhitekturi. Iako se WDM tehnologija do sada najviše koristila u mrežama za transport i velikim korporativnim mrežama, postoji saglasnost oko toga da će u dogledno vrijeme to biti atraktivna tehnologija za masovnije komercijalno uvođenje u mreže za pristup i primjenu koncepta raščlanjivanja.

WDMA – talasno multipleksiranje