FDM, TDM и WDM: Обяснена технология за мултиплексиране

Какво представлява технологията за мултиплексиране?

Основната цел на мултиплексирането е да даде възможност на множество независими сигнали да споделят един и същ предавателен канал. Чрез избиране на различни "измерения/параметри" за изолиране на сигнали, това подобрява използването на връзката. Във влакнесто-оптичните комуникации също така обикновено се разглежда като ключово средство за разширяване на капацитета на съществуващата оптична инфраструктура. Най-често използванитетехники за мултиплексираневключватЧестотно мултиплексиране (FDM), Времево мултиплексиране (TDM), иМултиплексиране по дължина на вълната (WDM). Ще се фокусираме върху предоставянето на-задълбочено покритие на тези технологии.

Ключови разлики

Разликите междуЧестотно мултиплексиране (FDM), Времево мултиплексиране (TDM), иМултиплексиране по дължина на вълната (WDM)може да се разбере чрез концепцията за "разделяне на ресурси":

FDM (мултиплексиране с честотно разделяне): Разделя общата честотна лента на множество честотни интервали, като всеки сигнал се предава едновременно в собствената си честотна лента.

TDM (мултиплексиране с разделяне на времето): Разделя процеса на предаване на последователни времеви интервали/слотове, като всеки сигнал се изпраща последователно според времевите интервали; всеки може да използва пълната честотна лента по време на собствения си времеви интервал.

WDM (Мултиплексиране по дължина на вълната): Използва различни дължини на вълните (оптични носители) на едно и също оптично влакно за пренасяне на различни канали, което позволява паралелно предаване на множество оптични сигнали. Този подход е подобен на концепцията за разделяне на честотата, но носещата среда е лека.

Какво е FDM?

FDMе типичен метод за „разделяне на канали“: той разделя честотната лента на връзката на множество логически под{0}}канали, като всеки сигнал се присвоява на конкретна честотна лента и се прехвърля към съответния под-канал чрез филтриране, модулация и други техники. За да се намалят взаимните смущения между съседни под-канали, инженерната практика обикновено използва защитни ленти за изолиране на честотни ленти.

Типични приложения: FDMсе използва широко в ефирна телевизия, сателитни комуникационни транспондери и-линии на дълги разстояния в традиционните телефонни мрежи. Основното предимство на тази технология е, че всички канали могат да предават едновременно и непрекъснато, без да се изисква точна времева синхронизация, но поради необходимостта от предпазни ленти и сложни филтри, използването на спектъра е относително ниско.
 

Какво е TDM?

TDMкартографира множество сигнали към различни времеви позиции: предавателят разделя времевите рамки на множество времеви слотове, като всяка услуга изпраща според последователността на слотовете; приемникът възстановява всеки поток от данни според същите правила за синхронизация.

Оптично мултиплексиране с разделяне на времето (OTDM), често срещан в оптичните комуникации, е вариант наTDM. Той използва възможността за времева разделителна способност на оптичните импулси, за да преплита множество ниско{1}}скоростни оптични канали в рамките на фиксиран тактов цикъл, като по този начин увеличава ефективната скорост на предаване. Въпреки това, тъй като импулсите се стесняват и разстоянието се увеличава, дисперсията и други проблеми стават по-изявени, което изисква съответните компенсационни мерки.

Типични приложения: TDM технологиясе прилага широко в T1/E1 цифрови телефонни линии, GSM и други 2G мобилни мрежи, TDMA сателитни комуникационни системи и SONET/SDH синхронни оптични мрежи. Основното предимство наTDMе липсата на кръстосани смущения между каналите и пълното използване на цялата честотна лента, което го прави особено подходящ за предаване на цифров сигнал, въпреки че изисква точна синхронизация на времето.
 

Какво е WDM?

Мултиплексиране по дължина на вълната (WDM)внедрява „паралелизъм-базиран на дължина на вълната“ върху оптични влакна, комбинирайки множество оптични носители с различни дължини на вълните в едно и също влакно за предаване, след което ги разделя по дължина на вълната в другия край. Важна инженерна характеристика е, че всеки канал с дължина на вълната може до голяма степен да постигне отделяне на протокола и скоростта.

Две общиWDMсистемите саCWDMиDWDM (Мултиплексиране с разделяне на плътна дължина на вълната). Те споделят един и същ принцип, но се различават главно по разстоянието на дължината на вълната, броя на наличните канали и зависимостта от възможностите за усилване на оптичния домейн.

Подходът за разширяване на капацитета наWDMобикновено е по-подробен: при необходимост могат да се добавят канали за дължина на вълната, за да се увеличи капацитетът. Това обаче също така означава увеличено мултиплексиране/демултиплексиране, оптични устройства за управление на мощността и инженерна сложност, със съответните увеличения на сложността на системата и оперативните изисквания.
 

Паралелно-сравнение-на FDM, TDM и WDM

Заключение

FDMе подходящ за сценарии с "разделяне на канали на честотната лента", с инженерен фокус върху изолирането на честотната лента и внедряването на филтър.

TDMсе подравнява по-тясно с времевата организация на цифровите системи, с по-силна зависимост от синхронизацията, рамката и структурите на времевите интервали.

WDMе един от най-разпространените подходи за разширяване на капацитета воптични мрежи, значително подобрявайки капацитета за носене на едно-влакно чрез паралелизъм на дължината на вълната. В действителните оптични мрежи е обичайно да се комбинират множество методи за мултиплексиране, за да се постигнат по-добри резултати при предаване и развитие.