40. Временное мультиплексирование
Сам по себе термин мультиплексирование означает «уплотнение». Временное мультиплексирование или точнее сказать мультиплексирование с разделением времени (TDM – Time Division Multiplexing) применяется только для работы с цифровыми данными. В противном же случае надо выполнять аналогово-цифровые преобразования. Используется этот метод в телефонных линиях. Аналоговые сигналы оцифровываются на оконечной телефонной станции устройством, называемым кодек (кодер-декодер), которое вырабатывает серии 8-битных чисел.
Идея метода в том, чтобы передавать информацию с разных каналов в маленькие отведенные промежутки времени. Существует большое количество реализаций данного метода, т.к. единой спецификации нет.
Например, метод мультиплексирования с разделением времени, используемый в Северной Америке и Японии, называется «носитель Т1». Он изображен на рис. 2.29. Носитель Т1 состоит из 24 объединенных речевых каналов. Обычно аналоговые каналы оцифровываются поочередно путем подачи на вход кодека результирующего аналогового потока. Кадр состоит из 24 • 8 = 192 битов плюс еще один бит-ограничитель кадра, итого 193 бита каждые 125 мкс. В результате это дает огромную суммарную скорость передачи данных в 1,544 Мбит/с. 193-й бит используется для синхронизации кадров. Он представляет собой последовательность такого вида: 01010101.... Обычно приемник постоянно проверяет состояние этого бита, чтобы убедиться, не потерял ли он синхронизацию. Если это вдруг происходит, то приемник сканирует принятые данные, отыскивая кадровый бит и с его помощью восстанавливая синхронизацию.
41. Частотное мультиплексирование
Сам по себе термин мультиплексирование означает «уплотнение». Частотное мультиплексирование (FDM – Frequency Division Multiplexing) использует частоты для уплотнения. На рис. 2.27 показано, как три речевых телефонных канала могут объединяться в одну линию с использованием частотного уплотнения. Фильтры ограничивают используемую полосу частот примерно 3100 Гц на каждый речевой канал. При мультиплексировании нескольких каналов каждому из них выделяется полоса частот шириной 4000 Гц, что позволяет, как следует разделить их. Для начала сигналы повышаются по частоте, причем для разных каналов величины сдвигов разные. После этого их можно суммировать, поскольку каждый канал теперь сдвинут в свою область спектра.
В оптоволоконных каналах используется особый вариант частотного уплотнения. Он называется спектральным уплотнением (WDM, Wavelength-Division Multiplexing). Способ реализации частотного уплотнения в оптоволоконных линиях показан на рис. 2.28. Здесь четыре кабеля подходят к одному сумматору, и по каждому из них идет сигнал со своей энергией в своем частотном диапазоне. Четыре луча объединяются и дальше распространяются по одному волокну. На противоположном конце они расщепляются разветвителем. На каждом выходном кабеле имеется короткий специальный участок внутреннего слоя, который является фильтром, пропускающим сигнал только одной длины волны.
Данный метод не представляет собой ничего нового. Это просто частотное уплотнение на очень высоких частотах. Поскольку каждый сигнал передается в своем частотном диапазоне, и эти диапазоны успешно разделяются, подобный вариант мультиплексирования может применяться для передачи на большие расстояния.