Multipleksing i telekommunikasjon og datanettverk er en type teknikk som brukes til å kombinere og overføre tallrike datasignaler gjennom et enkelt medium. I multipleksing metode, multiplekser (MUX) maskinvare spiller en betydelig rolle i å oppnå multipleksing ved å slå sammen 'n' inngangslinjer for å generere en enkelt utgangslinje. Så denne metoden følger hovedsakelig mange-til-en-konseptet som betyr n-inngangslinjer og enkelt utgangslinje. Det finnes ulike typer multipleksing teknikker som; FDM, TDM, CDM , SDM & OFDM. Denne artikkelen gir kort informasjon om en av typene multipleksingsteknikker som; romdelingsmultipleksing eller SDM.

Hva er Space Division Multiplexing (SDM)?

En multipleksingsteknikk i en trådløs kommunikasjonssystem brukes til å øke systemkapasiteten ved ganske enkelt å utnytte den fysiske separasjonen av brukere er kjent som romdelingsmultipleksing eller romdelingsmultipleksing (SDM). I denne multipleksingsteknikken, flere antenner brukes i begge endene av senderen og mottakeren for å lage parallelle kommunikasjonskanaler. Disse kommunikasjonskanalene er uavhengige av hverandre, noe som gjør at flere brukere kan overføre data samtidig innenfor et lignende frekvensbånd bortsett fra forstyrrelser.

Kapasiteten til det trådløse kommunikasjonssystemet kan forbedres ved ganske enkelt å inkludere flere antenner for å danne mer uavhengige kanaler. Denne multipleksingsteknikken brukes ofte innenfor trådløse kommunikasjonssystemer som; Wi-Fi, satellittkommunikasjonssystemer og mobilnettverk.

Eksempel på SDM i optisk ubåtkabel

Romdelingsmultipleksing i den optiske undervannskabelapplikasjonen er delt inn i tre overføringssystemer; enkelt-kjerne fiber C-bånd, enkelt-kjerne fiber C+L-bånd og multi-core fiber C-bånd overføring. De tre transmisjonssystemens lysbanediagram er vist nedenfor.

Et enkeltkjernet fiber C-bånd i et undersjøisk optisk kabeloverføringssystem er kun utstyrt med EDFA-utstyr for å forbedre signalet. EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier) er en type OFA som er en optisk forsterker gjennom erbiumioner inkludert i den optiske fiberkjernen. EDFA har noen funksjoner som; lav støy, høy forsterkning og polarisasjonsuavhengig. Den forsterker optiske signaler innenfor 1,55 μm (eller) 1,58 μm båndet.

SDM i optisk ubåtkabel

Single-core C+L-band overføringssystemet krever to EDFAer for å forbedre de to båndsignalene tilsvarende. Multi-core fiber C-band overføringssystemet er veldig komplisert og det krever vifte ut hver fiberkjerne og legge den inn til signalforsterkeren, og deretter vifte inn forsterkeren signalet inn i flerkjerne fiberkabelen.

Når signal-til-støy-forholdet til 3-kanals overføringssystemet er omtrent 9,5 dB, trenger enkeltkjernes fiber C+L-bånd overføringssystemet 37 optiske fiberpar for å oppnå maksimal overføring med optisk kabelkapasitet.

Multicore fiber C-bånd overføringssystem trenger 19 til 20 par fiber for å oppnå den høyeste overføringsevnen. Single-core fiber C+L-bånd overføringssystem krever bare tretten fiberkabelpar for å spre den høyeste kapasiteten; den høyeste kapasiteten er imidlertid kun 70 % av enkeltkjernes C-båndfiberoverføring.

I SDM-teknologi er avstanden til hver optisk undersjøisk kabel satt til 60 km for å beregne de nødvendige spenningene for de tre overføringssystemene. Enkeltkjernede C-bånd og C+L-bånd trenger lavere spenninger gjennom 15 kV maksimal spenning. Sammenlignet med flerlinjede FOC-overføringssystemer, er spenningene deres lavere fordi flerkjernede fiberoverføringssystemer trenger ekstra forsterkere for å fullføre overføringen.

“lm393 komparator hvordan det fungerer ”

I tre overføringssystemer for romdelingsmultipleksing er overføringsevnen til enkeltkjernefiber C+L-bånd og multikjerne C-bånd mindre sammenlignet med enkeltkjernefiber C-båndoverføring. Enkeltkjernede fiber C-bånd og C+L-bølgesystemer kan bruke lavere spenninger og strømutnyttelse sammenlignet med flerkjernesystemer hvis en lignende kapasitet er oppnåelig gjennom flerkjerne.

Space Division Multiplexing Working

Space Division Multiplexing (SDM) fungerer ved å utnytte den romlige dimensjonen til å overføre flere uavhengige datastrømmer samtidig. Her er en forenklet forklaring på hvordan det fungerer:

Romlig separasjon : SDM er avhengig av å fysisk separere overføringsveiene for forskjellige datastrømmer. Denne separasjonen kan oppnås ved bruk av forskjellige teknikker avhengig av overføringsmediet, for eksempel bruk av forskjellige optiske fibre, antenneelementer eller akustiske baner.
Flere kanaler : Hver romlig adskilt bane representerer en distinkt kommunikasjonskanal. Disse kanalene kan brukes til å overføre uavhengige datastrømmer samtidig uten å forstyrre hverandre.
Datakoding og modulering : Før overføring gjennomgår dataene beregnet for hver kanal kodings- og modulasjonsteknikker for å konvertere dem til et format som er egnet for overføring over det valgte mediet. Dette innebærer typisk å konvertere digitale data til analoge signaler modulert ved spesifikke frekvenser eller andre egenskaper som passer for overføringsmediet.
Samtidig overføring : Når dataene er kodet og modulert, sendes de samtidig over de romlig adskilte kanalene. Denne samtidige overføringen gir økt datagjennomstrømning og effektiv utnyttelse av tilgjengelige kommunikasjonsressurser.
Dekoding av mottaker : På mottakssiden mottas og behandles signalene fra alle romlige kanaler separat. Hver kanal demoduleres og dekodes for å gjenopprette de originale datastrømmene. Siden kanalene er romlig atskilt, er det minimal interferens mellom dem, noe som gir pålitelig datagjenoppretting.
Integrasjon av datastrømmer : Til slutt integreres de gjenopprettede datastrømmene fra alle kanalene for å rekonstruere de originale overførte dataene. Denne integreringsprosessen avhenger av den spesifikke applikasjonen og kan involvere oppgaver som feilretting, synkronisering og dataaggregering.

Totalt sett muliggjør romdelingsmultipleksing samtidig overføring av flere uavhengige datastrømmer ved å utnytte romlig separasjon, og dermed øke kommunikasjonskapasiteten og effektiviteten. Det brukes ofte i forskjellige kommunikasjonssystemer, inkludert optiske fibernettverk, trådløs kommunikasjon, satellittkommunikasjon og akustisk undervannskommunikasjon.

Eksempler på romdivisjonsmultipleksing

Det første eksemplet på SDM er mobilkommunikasjon fordi i denne kommunikasjonen brukes det like sett med bærefrekvenser igjen i celler som ikke er nær hverandre.

Optisk fiberkommunikasjon : I fiberoptiske kommunikasjonssystemer kan flere kanaler overføres samtidig gjennom samme fiber ved å bruke forskjellige romlige baner. Hver romlig bane kan representere en annen bølgelengde (Wavelength Division Multiplexing – WDM) eller en annen polarisasjonstilstand (Polarization Division Multiplexing – PDM). Dette gir mulighet for økt dataoverføringskapasitet uten å måtte legge ned ekstra fysiske fiberkabler.
Flere antennesystemer : I trådløs kommunikasjon bruker MIMO-systemer (multi-input multiple-output) flere antenner på både senderen og mottakeren for å forbedre spektral effektivitet. Hvert antennepar danner en romlig kanal, og data overføres over disse kanalene samtidig, noe som effektivt øker kapasiteten til den trådløse koblingen.
Satellittkommunikasjon : Satellittkommunikasjonssystemer bruker ofte SDM-teknikker for å overføre flere signaler samtidig ved å bruke forskjellige frekvensbånd eller romlige baner. Dette gir mulighet for mer effektiv utnyttelse av satellittressurser og økt datagjennomstrømning for applikasjoner som kringkasting, internettjenester og fjernmåling.
Akustisk undervannskommunikasjon : I undervannsmiljøer brukes akustiske bølger til kommunikasjon på grunn av deres evne til å reise lange avstander. SDM kan brukes ved å bruke flere hydrofoner og sendere for å lage romlig adskilte kanaler, noe som muliggjør samtidig overføring av flere datastrømmer og øker den totale kommunikasjonskapasiteten.
Integrerte kretsforbindelser : Innenfor elektroniske enheter, for eksempel dataprosessorer eller nettverksutstyr, kan romdelingsmultiplekseringsteknikker brukes for å koble sammen flere komponenter eller kjerner på en brikke. Ved å dirigere signaler gjennom ulike fysiske veier, kan data overføres samtidig mellom ulike behandlingsenheter, noe som forbedrer den generelle systemytelsen og gjennomstrømningen.

Fordeler ulemper

De fordelene med romdelingsmultipleksing Inkluder følgende.

En SDM-teknikk forbedrer den optiske fiberens romlige tetthet i enhetstverrsnitt.
Det øker antallet romlige overføringskanaler innenfor en felles kledning.
SDM er en kombinasjon av FDM eller frekvensdelingsmultipleksing og TDM eller tidsdelingsmultipleksing .
Den sender meldinger med bruk av en spesifikk frekvens, slik at en bestemt kanal kan brukes mot et bestemt frekvensbånd i noen tid.
Denne multipleksingsteknikken tillater ganske enkelt en optisk fiber å overføre flere signaler som sendes med forskjellige bølgelengder uten å forstyrre hverandre.
SDM utvikler energieffektivitet og gir betydelig lavere kostnader for hver bit.
SDM-teknikk forbedrer den spektrale effektiviteten for hver fiber ved ganske enkelt å multiplekse signalene innenfor ortogonale LP-moduser i FMF (få-modus-fibre) og flerkjerne-fibre.
Utviklingen er ganske enkel og ingen grunnleggende nye optiske komponenter er nødvendige.
Best bruk av båndbredde.
Fast frekvens kan brukes igjen innen SDM.
SDM kan implementeres innenfor rene optiske kabler.
Gjennomstrømningen er ekstremt høy på grunn av de optiske kablene.
Best bruk av frekvens på grunn av flere multipleksingsteknikker og fiberoptikk.

De ulemper med romdelingsmultipleksing Inkluder følgende.

Kostnaden for SDM øker fortsatt betydelig på grunn av forbedret antall overføringskanaler.
Multipleksing bruker komplekse algoritmer og protokoller for å slå sammen og dele de forskjellige signalene som kringkastes. Så dette forbedrer vanskeligheten til nettverket og gjør det vanskeligere å vedlikeholde og feilsøke.
Multipleksing forårsaker interferens mellom signalene som kringkastes, noe som kan ødelegge verdien av de overførte dataene.
Denne multipleksingsteknikken trenger en viss mengde båndbredde for multipleksingsprosedyren, noe som kan redusere mengden båndbredde som er tilgjengelig for reell dataoverføring.
Implementering og vedlikehold av denne multipleksingen er dyrt på grunn av kompleksiteten og nødvendig spesialutstyr.
Denne multipleksingen gjør det vanskeligere å lagre de overførte dataene fordi flere signaler sendes over en lignende kanal.
I SDM kan en slutning oppstå.
SDM står overfor høye slutningstap.
I SDM brukes samme sett med frekvenser eller samme sett med TDM-signaler på to forskjellige steder

Space Division Multiplexing-applikasjoner

De anvendelser av romdelingsmultipleksing Inkluder følgende.

Romdelingsmultipleksing brukes i bakkenett gjennom to ulike metoder; SDM-kompatible komponenter arrangert innenfor både overførings- og svitsjeinfrastrukturer (eller) SDM-implementering kun innenfor svitsjearkitekturen.
Space-divisjon multipleksing teknikk innen MIMO trådløs kommunikasjon og fiberoptisk kommunikasjon brukes til å kringkaste uavhengige kanaler som er adskilt i rommet.
SDM brukes i mobilnettverk i teknologiformen Multiple Input Multiple Output, som bruker flere antenner i begge endene av senderen og mottakeren for å øke verdien og evnen til kommunikasjonsforbindelsen.
SDM refererer til en metode for å forstå optisk fibermultipleksing med romdeling.
SDM-teknikk brukes for optisk dataoverføring der det brukes flere romlige kanaler som i flerkjernefibre.
Den romlige delingsmultipleksingsteknikken for optisk fiberoverføring hjelper til med å overvinne evnegrensen til WDM.
SDM brukes i GSM-teknologi.

Dermed er dette en oversikt over romdelingsmultipleksing , arbeid, eksempler, fordeler, ulemper og applikasjoner. SDM-teknologi er i samsvar med veksttrenden til OFC eller optisk fiberkommunikasjon. Denne multipleksingsteknikken er en stor innovasjon og utviklet måte for OFC-teknologi. Her er et spørsmål til deg, hva er tidsdelingsmultipleksing eller TDM?