Мултиплексирането в телекомуникационните и компютърните мрежи е вид техника, използвана за комбиниране и предаване на множество сигнали за данни в една среда. В мултиплексиране метод, мултиплексор (MUX) хардуерът играе важна роля в постигането на мултиплексиране чрез сливане на „n“ входни линии за генериране на единична изходна линия. Така че този метод следва главно концепцията много към едно, което означава n входни линии и единичен изходен ред. Има различни видове техники за мултиплексиране като; FDM, TDM, CDM , SDM и OFDM. Тази статия предоставя кратка информация за един от видовете техники за мултиплексиране като; мултиплексиране с пространствено разделяне или SDM.

Какво представлява мултиплексирането с пространствено разделяне (SDM)?

Техника за мултиплексиране в рамките на безжична връзка комуникационна система се използва за подобряване на капацитета на системата чрез просто използване на физическото разделяне на потребителите, известно като мултиплексиране с пространствено разделяне или мултиплексиране с пространствено разделяне (SDM). В тази техника на мултиплексиране няколко антени се използват в двата края на предавателя и приемника за създаване на паралелни комуникационни канали. Тези комуникационни канали са независими един от друг, което позволява на няколко потребители да предават данни едновременно в рамките на подобна честотна лента, с изключение на смущения.

“p ch верига на MOSFET превключвател ”

Капацитетът на безжичната комуникационна система може да бъде подобрен чрез просто включване на повече антени за формиране на повече независими канали. Тази техника на мултиплексиране се използва често в безжични комуникационни системи като; Wi-Fi, сателитни комуникационни системи & клетъчни мрежи.

Пример за SDM в подводен оптичен кабел

Мултиплексирането с пространствено разделяне в приложението за подводен оптичен кабел е разделено на три предавателни системи; едноядрено влакно C-лента, едноядрено влакно C+L-лента и многоядрено влакно C-лента предаване. Диаграмата на светлинния път на трите предавателни системи е показана по-долу.

C-лента с едножилно влакно в система за предаване на подводен оптичен кабел е оборудвана само с EDFA оборудване за подобряване на сигнала. EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier) е един вид OFA, който е оптичен усилвател чрез ербиеви йони, включени в сърцевината на оптичното влакно. EDFA има някои функции като; нисък шум, високо усилване и независимост от поляризацията. Той усилва оптичните сигнали в обхвата от 1,55 μm (или) 1,58 μm.

SDM в подводен оптичен кабел

Едноядрената C+L-лентова система за предаване изисква два EDFA за съответно подобряване на двулентовите сигнали. Системата за предаване на C-обхвата на многоядрените влакна е много сложна и изисква разпръскване на всяко влакнесто ядро и въвеждането му в усилвателя на сигнала, а след това вентилатор в сигнала на усилвателя в многожилния влакнен кабел.

Всеки път, когато съотношението сигнал/шум на 3-каналната преносна система е около 9,5 dB, тогава едноядрената влакнеста C+L-лентова преносна система се нуждае от 37 двойки оптични влакна, за да постигне максималното предаване на оптични кабели.

Системата за предаване на многоядрени влакна C-band се нуждае от 19 до 20 чифта влакна, за да постигне най-висока способност за предаване. Едножилна влакнеста C+L-лентова предавателна система изисква само тринадесет двойки влакнести кабели за разпространение на най-високия капацитет; най-големият му капацитет обаче е 70% от предаването само на едноядрени влакна в C-лента.

“как да си направим лазерен диод ”

В технологията SDM разстоянието на всеки подводен оптичен кабел е зададено на 60 км, за да се изчислят необходимите напрежения от трите преносни системи. Едноядрените C-лента и C+L-лента се нуждаят от по-ниски напрежения до 15 kV максимално напрежение. В сравнение с многолинейните системи за предаване на FOC, техните напрежения са по-ниски, тъй като системите за предаване на многоядрени влакна се нуждаят от допълнителни усилватели за завършване на предаването.

В три системи за предаване на мултиплексиране с пространствено разделяне способността за предаване на едноядрени влакна C+L-лента и многоядрени влакна C-лента е по-малка в сравнение с предаването на едноядрени влакна С-лента. Системите с C-лента и C+L-вълна с едножилни влакна могат да използват по-ниски напрежения и използване на мощност в сравнение с многоядрени системи, ако подобен капацитет е постижим чрез многоядрени.

Мултиплексиране с космическо разделение работи

Мултиплексирането с разделяне на пространството (SDM) работи чрез използване на пространственото измерение за предаване на множество независими потоци от данни едновременно. Ето опростено обяснение как работи:

Пространствено разделение : SDM разчита на физическо разделяне на пътищата за предаване на различни потоци от данни. Това разделяне може да се постигне с помощта на различни техники в зависимост от средата на предаване, като например използване на различни оптични влакна, антенни елементи или акустични пътища.
Множество канали : Всеки пространствено отделен път представлява отделен комуникационен канал. Тези канали могат да се използват за предаване на независими потоци от данни едновременно, без да си пречат един на друг.
Кодиране и модулация на данни : Преди предаване данните, предназначени за всеки канал, преминават през техники за кодиране и модулация, за да бъдат преобразувани във формат, подходящ за предаване през избраната среда. Това обикновено включва преобразуване на цифрови данни в аналогови сигнали, модулирани на специфични честоти или други свойства, подходящи за предавателната среда.
Едновременно предаване : След като данните са кодирани и модулирани, те се предават едновременно по пространствено разделени канали. Това едновременно предаване позволява повишена пропускателна способност на данни и ефективно използване на наличните комуникационни ресурси.
Декодиране на приемника : В приемащия край сигналите от всички пространствени канали се получават и обработват отделно. Всеки канал се демодулира и декодира, за да се възстановят оригиналните потоци от данни. Тъй като каналите са пространствено разделени, има минимална интерференция между тях, което позволява надеждно възстановяване на данни.
Интегриране на потоци от данни : И накрая, възстановените потоци от данни от всички канали са интегрирани, за да реконструират оригиналните предадени данни. Този процес на интегриране зависи от конкретното приложение и може да включва задачи като коригиране на грешки, синхронизиране и агрегиране на данни.

Като цяло мултиплексирането с пространствено разделяне позволява едновременното предаване на множество независими потоци от данни чрез използване на пространствено разделяне, като по този начин увеличава комуникационния капацитет и ефективност. Обикновено се използва в различни комуникационни системи, включително мрежи от оптични влакна, безжична комуникация, сателитна комуникация и подводна акустична комуникация.

“каква е разликата между ac и dc? ”

Примери за мултиплексиране с разделяне на пространството

Първият пример за SDM е клетъчната комуникация, тъй като при тази комуникация равен набор от носещи честоти се използва отново в клетки, които не са близо една до друга.

Комуникация с оптични влакна : В комуникационните системи с оптични влакна множество канали могат да се предават едновременно през едно и също влакно чрез използване на различни пространствени пътища. Всеки пространствен път може да представлява различна дължина на вълната (Wavelength Division Multiplexing – WDM) или различно състояние на поляризация (Polarization Division Multiplexing – PDM). Това позволява увеличаване на капацитета за предаване на данни, без да се налага да се полагат допълнителни физически оптични кабели.
Системи с множество антени : В безжичната комуникация системите с множество входове и множество изходи (MIMO) използват множество антени както на предавателя, така и на приемника, за да подобрят спектралната ефективност. Всяка двойка антени образува пространствен канал и данните се предават по тези канали едновременно, което ефективно увеличава капацитета на безжичната връзка.
Сателитна комуникация : Сателитните комуникационни системи често използват SDM техники за предаване на множество сигнали едновременно, използвайки различни честотни ленти или пространствени пътища. Това позволява по-ефективно използване на сателитните ресурси и повишена производителност на данни за приложения като излъчване, интернет услуги и дистанционно наблюдение.
Подводна акустична комуникация : В подводна среда акустичните вълни се използват за комуникация поради способността им да пътуват на големи разстояния. SDM може да се използва чрез използване на множество хидрофони и предаватели за създаване на пространствено разделени канали, позволяващи едновременно предаване на множество потоци от данни и увеличаване на общия комуникационен капацитет.
Връзки за интегрални схеми : В рамките на електронни устройства, като компютърни процесори или мрежово оборудване, техниките за пространствено разделяне на мултиплексиране могат да бъдат приложени за взаимно свързване на множество компоненти или ядра на чип. Чрез маршрутизиране на сигнали през различни физически пътища, данните могат да се предават едновременно между различни процесорни единици, подобрявайки цялостната производителност и пропускателна способност на системата.

Предимства недостатъци

The предимства на мултиплексирането с пространствено разделяне включват следното.

SDM техника подобрява пространствената плътност на оптичното влакно в напречното сечение на единица.
Той увеличава броя на каналите за пространствено предаване в общата облицовка.
SDM е комбинация от FDM или мултиплексиране с честотно разделяне и TDM или времево мултиплексиране .
Той предава съобщения с използване на конкретна честота, така че определен канал може да се използва срещу определена честотна лента за известно време.
Тази техника на мултиплексиране просто позволява на оптичното влакно да предава няколко сигнала, които се изпращат на различни дължини на вълната, без да се смущават един с друг.
SDM развива енергийна ефективност и позволява значително по-ниски разходи за всеки бит.
SDM техниката подобрява спектралната ефективност за всяко влакно чрез просто мултиплексиране на сигналите в рамките на ортогонални LP режими в FMF (влакна с няколко режима) и многоядрени влакна.
Разработката е сравнително проста и не са необходими фундаментални нови оптични компоненти.
Най-доброто използване на честотната лента.
Фиксираната честота може да се използва отново в рамките на SDM.
SDM може да се реализира в чисто оптични кабели.
Пропускателната му способност е изключително висока заради оптичните кабели.
Най-доброто използване на честотата поради няколко техники за мултиплексиране и оптични влакна.

The недостатъци на мултиплексирането с пространствено разделяне включват следното.

Цената на SDM все още нараства значително поради подобряването на броя на каналите за предаване.
Мултиплексирането използва сложни алгоритми и протоколи за обединяване и разделяне на различните излъчвани сигнали. Така че това подобрява трудността на мрежата и я прави по-трудна за поддръжка и отстраняване на неизправности.
Мултиплексирането причинява смущения между излъчваните сигнали, което може да повреди стойността на предаваните данни.
Тази техника на мултиплексиране се нуждае от определено количество честотна лента за процедурата на мултиплексиране, което може да намали размера на наличната честотна лента за реално предаване на данни.
Внедряването и поддържането на това мултиплексиране е скъпо поради сложността и необходимото специализирано оборудване.
Това мултиплексиране прави по-трудно запазването на предаваните данни, тъй като няколко сигнала се изпращат над подобен канал.
В SDM може да възникне извод.
SDM е изправен пред големи загуби на изводи.
В SDM един и същи набор от честоти или един и същ набор от TDM сигнали се използват на две различни места

Приложения за мултиплексиране с пространствено разделение

The приложения на мултиплексиране с пространствено разделяне включват следното.

Мултиплексирането с пространствено разделяне се използва в наземни мрежи чрез два различни метода; Компоненти, съвместими със SDM, подредени в инфраструктури за предаване и комутация (или) реализация на SDM само в архитектурата на комутация.
Техника за мултиплексиране с пространствено разделяне в рамките на безжичната комуникация MIMO и оптично влакно комуникацията се използва за излъчване на независими канали, които са разделени в пространството.
SDM се използва в клетъчни мрежи под формата на технология с множество входове и множество изходи, която използва няколко антени в двата края на предавателя и приемника, за да подобри стойността, както и възможностите на комуникационната връзка.
SDM се отнася до метод за разбиране на мултиплексирането на оптични влакна с разделяне на пространството.
Техниката SDM се използва за оптично предаване на данни навсякъде, където се използват множество пространствени канали, както при многоядрени влакна.
Техниката за мултиплексиране с пространствено разделяне за предаване на оптични влакна помага да се преодолее ограничението на възможностите на WDM.
SDM се използва в GSM технологията.

По този начин, това е преглед на мултиплексирането с пространствено разделяне , работа, примери, предимства, недостатъци и приложения. Технологията SDM съответства на тенденцията за растеж на OFC или комуникацията с оптични влакна. Тази техника на мултиплексиране е основна иновация и разработен начин на OFC технологията. Ето един въпрос към вас, какво е мултиплексиране с разделяне по време или TDM?