FDM, TDM і WDM: пояснення технології мультиплексування

Що таке технологія мультиплексування?

Основна мета мультиплексування полягає в тому, щоб кілька незалежних сигналів могли використовувати один і той же канал передачі. Вибираючи різні «розміри/параметри» для ізоляції сигналів, це покращує використання каналу. У волоконно-оптичних комунікаціях це також зазвичай розглядається як ключовий засіб розширення пропускної здатності існуючої волоконно-оптичної інфраструктури. Найбільш часто використовуванийтехніки мультиплексуваннявключитиЧастотне мультиплексування (FDM), Мультиплексування з тимчасовим поділом (TDM), іМультиплексування по довжині хвилі (WDM). Ми зосередимося на наданні-поглибленого висвітлення цих технологій.

Ключові відмінності

Відмінності міжЧастотне мультиплексування (FDM), Мультиплексування з тимчасовим поділом (TDM), іМультиплексування по довжині хвилі (WDM)можна зрозуміти через поняття «розподіл ресурсу»:

FDM (частотне мультиплексування): Розділяє загальну смугу частот на кілька частотних інтервалів, причому кожен сигнал передається одночасно в межах свого власного діапазону частот.

TDM (мультиплексування з тимчасовим поділом): Розділяє процес передачі на послідовні часові сегменти/слоти, причому кожен сигнал надсилається послідовно відповідно до часових інтервалів; кожен може використовувати повну пропускну здатність протягом свого власного часового інтервалу.

WDM (мультиплексування по довжині хвилі): використовує різні довжини хвилі (оптичні несучі) на одному оптичному волокні для передачі різних каналів, уможливлюючи паралельну передачу кількох оптичних сигналів. Цей підхід подібний до концепції частотного поділу, але несуче середовище є легким.

Що таке FDM?

FDMє типовим методом «розподілу каналів»: він розділяє пропускну здатність каналу на декілька логічних під{0}}каналів, причому кожен сигнал призначається певній смузі частот і передається у відповідний під{1}}канал за допомогою фільтрації, модуляції та інших методів. Щоб зменшити взаємні перешкоди між сусідніми під-каналами, інженерна практика зазвичай використовує захисні смуги для ізоляції смуг частот.

Типові програми: FDMшироко використовується в телевізійному мовленні, транспондерах супутникового зв’язку та-міських лініях традиційних телефонних мереж. Основна перевага цієї технології полягає в тому, що всі канали можуть передавати одночасно і безперервно, не вимагаючи точної синхронізації часу, але через необхідність захисних смуг і складних фільтрів використання спектру є відносно низьким.
 

Що таке TDM?

TDMвідображає кілька сигналів у різних часових позиціях: передавач розділяє часові кадри на кілька часових інтервалів, причому кожна служба надсилає відповідно до послідовності інтервалів; приймач відновлює кожен потік даних відповідно до тих же правил синхронізації.

Мультиплексування з оптичним розподілом часу (OTDM), який зазвичай зустрічається в оптичному зв’язку, є варіантомTDM. Він використовує здатність оптичних імпульсів розділяти час для чергування кількох низько{1}}швидкісних оптичних каналів у межах фіксованого тактового циклу, тим самим збільшуючи ефективну швидкість передачі. Однак із звуженням імпульсів і збільшенням відстані дисперсія та інші проблеми стають більш помітними, що вимагає відповідних заходів компенсації.

Типові програми: Технологія TDMшироко застосовується в цифрових телефонних лініях T1/E1, GSM та інших мобільних мережах 2G, системах супутникового зв’язку TDMA та синхронних оптичних мережах SONET/SDH. Основна перевагаTDMце відсутність перехресних перешкод між каналами та повне використання всієї смуги пропускання, що робить його особливо придатним для передачі цифрового сигналу, хоча він вимагає точної синхронізації часу.
 

Що таке WDM?

Мультиплексування по довжині хвилі (WDM)реалізує «паралелізм-на основі довжини хвилі» на оптичному волокні, об’єднуючи кілька оптичних носіїв різних довжин хвиль в одне волокно для передачі, а потім розділяючи їх за довжиною хвилі на іншому кінці. Важливою інженерною характеристикою є те, що кожен канал довжини хвилі може значною мірою досягти розв’язки протоколу та швидкості.

Два спільнихWDMсистеми єCWDMіDWDM (Щільне мультиплексування за довжиною хвилі). Вони мають однаковий принцип, але відрізняються головним чином інтервалом довжин хвиль, кількістю доступних каналів і залежністю від можливостей підсилення оптичного домену.

Підхід до розширення потужностейWDMзазвичай є більш детальним: за потреби можна додавати канали довжини хвилі для збільшення пропускної здатності. Однак це також означає посилення мультиплексування/демультиплексування, оптичних пристроїв керування живленням та інженерної складності з відповідним збільшенням складності системи та експлуатаційних вимог.
 

Паралельне-порівняння-FDM, TDM і WDM

Висновок

FDMпідходить для сценаріїв "поділу каналів частотної смуги", з інженерною увагою до ізоляції частотної смуги та реалізації фільтра.

TDMбільше узгоджується з часовою організацією цифрових систем, з сильнішою залежністю від синхронізації, кадрів і структур часових інтервалів.

WDMє одним із найпоширеніших підходів до розширення потужностей уволоконно-оптичні мережі, значно підвищуючи пропускну здатність одного-волокна завдяки паралельності довжин хвиль. У реальних оптичних мережах зазвичай комбінують кілька методів мультиплексування для досягнення кращої передачі та результатів розвитку.