Multiplexing i telekommunikation og computernetværk er en type teknik, der bruges til at kombinere og transmittere adskillige datasignaler gennem et enkelt medie. I den multipleksing metode, multiplekser (MUX) hardware spiller en væsentlig rolle i at opnå multipleksing ved at flette 'n' inputlinjer for at generere en enkelt outputlinje. Så denne metode følger hovedsageligt mange-til-en konceptet, som betyder n-input linjer og enkelt output linje. Der er forskellige typer multipleksing teknikker som; FDM, TDM, CDM , SDM & OFDM. Denne artikel giver kort information om en af typerne af multipleksing teknikker som; rumdelingsmultipleksing eller SDM.

Hvad er Space Division Multiplexing (SDM)?

En multipleksing teknik inden for en trådløs kommunikationssystem bruges til at øge systemkapaciteten ved blot at udnytte den fysiske adskillelse af brugere, er kendt som rumdelingsmultipleksing eller rumlig divisionsmultipleksing (SDM). I denne multipleksing teknik, flere antenner bruges i begge ender af senderen og modtageren til at lave parallelle kommunikationskanaler. Disse kommunikationskanaler er uafhængige af hinanden, hvilket giver flere brugere mulighed for at transmittere data samtidigt inden for et lignende frekvensbånd bortset fra interferens.

Det trådløse kommunikationssystems kapacitet kan forbedres ved blot at inkludere flere antenner for at danne mere uafhængige kanaler. Denne multipleksingsteknik bruges almindeligvis inden for trådløse kommunikationssystemer som; Trådløst internet, satellitkommunikationssystemer & mobilnetværk.

Eksempel på SDM i optisk ubådskabel

Rumdelingsmultipleksing i den optiske undersøiske kabelapplikation er opdelt i tre transmissionssystemer; single-core fiber C-bånd, single-core fiber C+L-bånd & multi-core fiber C-bånd transmission. De tre transmissionssystemers lysvejdiagram er vist nedenfor.

“hvordan fungerer en induktionsvarmer ”

Et enkeltkernet fiber C-bånd i et undersøisk optisk kabeltransmissionssystem er kun udstyret med EDFA-udstyr til forbedring af signalet. EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier) er en slags OFA, der er en optisk forstærker gennem erbiumioner inkluderet i den optiske fiberkerne. EDFA har nogle funktioner som; lav støj, høj forstærkning og polarisationsuafhængig. Den forstærker optiske signaler inden for 1,55 μm (eller) 1,58 μm båndet.

SDM i ubådsoptisk kabel

Single-core C+L-bånd transmissionssystemet kræver to EDFA'er for at forbedre de to båndsignaler tilsvarende. Multi-core fiber C-bånd transmissionssystemet er meget kompliceret, og det kræver at vifter hver fiberkerne ud og indlæser det til signalforstærkeren, og derefter blæser forstærkeren ind i multi-core fiberkablet.

Når signal-til-støj-forholdet for 3-kanals transmissionssystemet er omkring 9,5 dB, så har enkeltkernet fiber C+L-bånd transmissionssystemet brug for 37 optiske fiberpar for at opnå den maksimale transmission af optiske kabler.

Multicore fiber C-bånd transmissionssystem har brug for 19 til 20 par fibre for at opnå den højeste transmissionsevne. Single-core fiber C+L-bånd transmissionssystem kræver kun tretten fiberkabelpar for at sprede den højeste kapacitet; dens højeste kapacitet er dog kun 70 % af enkeltkernet C-bånds fibertransmission.

I SDM-teknologi er afstanden for hvert optisk undersøisk kabel sat til 60 km for at beregne de krævede spændinger af de tre transmissionssystemer. Single-core C-bånd & C+L-bånd har brug for lavere spændinger gennem 15 kV af maksimal spænding. Sammenlignet med multi-line FOC transmissionssystemer er deres spændinger mindre, fordi multi-core fiber transmissionssystemer har brug for ekstra forstærkere for at fuldføre transmissionen.

I tre transmissionssystemer til rumdelingsmultipleksing er transmissionsevnen af enkeltkernet fiber C+L-bånd & multi-core C-bånd mindre sammenlignet med enkeltkerne fiber C-bånd transmission. Single-core fiber C-band & C+L-wave systemer kan udnytte lavere spændinger og strømudnyttelse sammenlignet med multi-core systemer, hvis en lignende kapacitet er opnåelig gennem multi-core.

Space Division Multiplexing arbejder

Space Division Multiplexing (SDM) fungerer ved at udnytte den rumlige dimension til at transmittere flere uafhængige datastrømme samtidigt. Her er en forenklet forklaring på, hvordan det fungerer:

Rumlig Adskillelse : SDM er afhængig af fysisk adskillelse af transmissionsstierne for forskellige datastrømme. Denne adskillelse kan opnås ved hjælp af forskellige teknikker afhængigt af transmissionsmediet, såsom brug af forskellige optiske fibre, antenneelementer eller akustiske veje.
Flere kanaler : Hver rumligt adskilt sti repræsenterer en særskilt kommunikationskanal. Disse kanaler kan bruges til at transmittere uafhængige datastrømme samtidigt uden at interferere med hinanden.
Datakodning og modulering : Før transmission gennemgår de data, der er beregnet til hver kanal, kodnings- og moduleringsteknikker for at konvertere dem til et format, der er egnet til transmission over det valgte medie. Dette involverer typisk konvertering af digitale data til analoge signaler moduleret ved specifikke frekvenser eller andre egenskaber, der er egnede til transmissionsmediet.
Samtidig transmission : Når først dataene er kodet og moduleret, transmitteres de samtidigt over de rumligt adskilte kanaler. Denne samtidige transmission giver mulighed for øget datagennemstrømning og effektiv udnyttelse af de tilgængelige kommunikationsressourcer.
Modtager afkodning : I den modtagende ende modtages og behandles signalerne fra alle de rumlige kanaler separat. Hver kanal demoduleres og dekodes for at gendanne de originale datastrømme. Da kanalerne er rumligt adskilt, er der minimal interferens mellem dem, hvilket giver mulighed for pålidelig datagendannelse.
Integration af datastrømme : Endelig integreres de gendannede datastrømme fra alle kanalerne for at rekonstruere de originale transmitterede data. Denne integrationsproces afhænger af den specifikke applikation og kan involvere opgaver såsom fejlkorrektion, synkronisering og dataaggregering.

Samlet set muliggør rumdelingsmultipleksing den samtidige transmission af flere uafhængige datastrømme ved at udnytte rumlig adskillelse og derved øge kommunikationskapaciteten og effektiviteten. Det er almindeligt anvendt i forskellige kommunikationssystemer, herunder optiske fibernetværk, trådløs kommunikation, satellitkommunikation og akustisk undervandskommunikation.

Eksempler på Space Division Multiplexing

Det første eksempel på SDM er cellulær kommunikation, fordi i denne kommunikation bruges det samme sæt af bærefrekvenser igen i celler, der ikke er tæt på hinanden.

Optisk fiberkommunikation : I fiberoptiske kommunikationssystemer kan flere kanaler transmitteres samtidigt gennem den samme fiber ved at bruge forskellige rumlige veje. Hver rumlig sti kan repræsentere en anden bølgelængde (Wavelength Division Multiplexing – WDM) eller en anden polarisationstilstand (Polarization Division Multiplexing – PDM). Dette giver mulighed for øget dataoverførselskapacitet uden at skulle nedlægge yderligere fysiske fiberkabler.
Flere antennesystemer : I trådløs kommunikation anvender MIMO-systemer (multi-input multiple-output) flere antenner ved både senderen og modtageren for at forbedre den spektrale effektivitet. Hvert antennepar danner en rumlig kanal, og data transmitteres over disse kanaler samtidigt, hvilket effektivt øger kapaciteten af den trådløse forbindelse.
Satellitkommunikation : Satellitkommunikationssystemer anvender ofte SDM-teknikker til at transmittere flere signaler samtidigt ved hjælp af forskellige frekvensbånd eller rumlige stier. Dette giver mulighed for mere effektiv udnyttelse af satellitressourcer og øget datagennemstrømning til applikationer som broadcasting, internettjenester og fjernmåling.
Undervands akustisk kommunikation : I undervandsmiljøer bruges akustiske bølger til kommunikation på grund af deres evne til at rejse lange afstande. SDM kan bruges ved at bruge flere hydrofoner og sendere til at skabe rumligt adskilte kanaler, hvilket muliggør samtidig transmission af flere datastrømme og øger den samlede kommunikationskapacitet.
Integrerede kredsløbsforbindelser : Inden for elektroniske enheder, såsom computerprocessorer eller netværksudstyr, kan rumdelingsmultiplekseringsteknikker anvendes til at forbinde flere komponenter eller kerner på en chip. Ved at dirigere signaler gennem forskellige fysiske stier kan data transmitteres samtidigt mellem forskellige behandlingsenheder, hvilket forbedrer den overordnede systemydelse og gennemløb.

Fordele ulemper

Det fordele ved rumdelingsmultipleksing omfatte følgende.

En SDM-teknik forbedrer den optiske fibers rumlige tæthed i enhedstværsnit.
Det øger antallet af rumlige transmissionskanaler inden for en fælles beklædning.
SDM er en kombination af FDM eller frekvensdelingsmultipleksing & TDM eller tidsdelt multipleksing .
Den transmitterer beskeder med brug af en bestemt frekvens, så en bestemt kanal kan bruges mod et bestemt frekvensbånd i nogen tid.
Denne multipleksing-teknik tillader simpelthen en optisk fiber at transmittere flere signaler, der sendes ved forskellige bølgelængder, eksklusive interferens med hinanden.
SDM udvikler energieffektivitet og tillader betydeligt lavere omkostninger for hver bit.
SDM-teknik forbedrer den spektrale effektivitet for hver fiber ved blot at multiplekse signalerne inden for ortogonale LP-tilstande i FMF (få-mode-fibre) og multi-core-fibre.
Udviklingen er ret enkel, og ingen grundlæggende nye optiske komponenter er nødvendige.
Bedste brug af båndbredde.
Fast frekvens kan bruges igen inden for SDM.
SDM kan implementeres inden for rene optiske kabler.
Dens gennemløb er ekstremt høj på grund af de optiske kabler.
Bedste brug af frekvens på grund af flere multipleksingsteknikker og fiberoptik.

Det ulemper ved rumdelingsmultipleksing omfatte følgende.

Omkostningerne til SDM stiger stadig markant på grund af en forbedring af antallet af transmissionskanaler.
Multiplexing bruger komplekse algoritmer og protokoller til at flette og opdele de forskellige signaler, der udsendes. Så dette forbedrer netværkets sværhedsgrad og gør det sværere at vedligeholde og fejlfinde.
Multipleksing forårsager interferens mellem de signaler, der udsendes, hvilket kan ødelægge værdien af de transmitterede data.
Denne multipleksingsteknik har brug for en vis mængde båndbredde til multiplekseringsproceduren, hvilket kan reducere mængden af tilgængelig båndbredde til reel datatransmission.
Implementering og vedligeholdelse af denne multipleksing er dyr på grund af kompleksiteten og det nødvendige specialudstyr.
Denne multipleksing gør det vanskeligere at gemme de transmitterede data, fordi flere signaler sendes over en lignende kanal.
I SDM kan der forekomme en slutning.
SDM står over for store slutningstab.
I SDM bruges det samme sæt frekvenser eller det samme sæt TDM-signaler to forskellige steder

Space Division multiplexing-applikationer

Det anvendelser af rumdelingsmultipleksing omfatte følgende.

“3 fase versus enkelt fase ”

Rumdelingsmultipleksing bruges i jordbaserede netværk gennem to forskellige metoder; SDM-kompatible komponenter arrangeret inden for både transmissions- og switching-infrastrukturer (eller) SDM-implementering kun inden for switching-arkitekturen.
Space-division multiplexing teknik indenfor MIMO trådløs kommunikation og fiberoptiske kommunikation bruges til at udsende uafhængige kanaler, der er adskilt i rummet.
SDM bruges i cellulære netværk i Multiple Input Multiple Output teknologiformen, som bruger flere antenner i begge ender af senderen og modtageren for at forbedre værdien såvel som evnen til kommunikationsforbindelsen.
SDM refererer til en metode til at forstå optisk fibermultipleksing med rumdeling.
SDM-teknik bruges til optisk datatransmission, hvor der anvendes flere rumlige kanaler som i flerkernefibre.
Den rumlige opdelingsmultipleksingsteknik til optisk fibertransmission hjælper med at overvinde kapacitetsgrænsen for WDM.
SDM bruges i GSM-teknologi.

Dette er således en oversigt over rumdelingsmultipleksing , arbejde, eksempler, fordele, ulemper og applikationer. SDM-teknologi er i overensstemmelse med væksttrenden inden for OFC eller optisk fiberkommunikation. Denne multipleksing teknik er en stor innovation og udviklet måde af OFC teknologi. Her er et spørgsmål til dig, hvad er tidsdelingsmultipleksing eller TDM?