Multipleksiranje je tehnika koja se koristi za kombiniranje i slanje više tokova podataka preko jednog medija. Proces kombiniranja tokova podataka poznat je kao multipleksiranje, a hardver koji se koristi za multipleksiranje poznat je kao multiplekser.

Multipleksiranje se postiže korištenjem uređaja koji se zove Multiplekser ( MUX ) koji kombinira n ulaznih linija za generiranje jedne izlazne linije. Multipleksiranje slijedi više-na-jedan, tj. n ulaznih linija i jednu izlaznu liniju.

Demultipleksiranje se postiže korištenjem uređaja koji se zove Demultiplekser ( DEMUX ) dostupan na prijemnom kraju. DEMUX razdvaja signal na njegove sastavne signale (jedan ulaz i n izlaza). Stoga možemo reći da demultipleksiranje slijedi pristup jedan prema više.

Zašto multipleksiranje?

• Prijenosni medij se koristi za slanje signala od pošiljatelja do primatelja. Medij može imati samo jedan signal u isto vrijeme.
• Ako postoji više signala koji dijele jedan medij, tada se medij mora podijeliti na takav način da se svakom signalu da neki dio dostupne propusnosti. Na primjer: ako postoji 10 signala, a širina pojasa medija je 100 jedinica, tada jedinica od 10 dijeli svaki signal.
• Kada više signala dijeli zajednički medij, postoji mogućnost kolizije. Koncept multipleksiranja koristi se za izbjegavanje takve kolizije.
• Usluge prijenosa su vrlo skupe.

Povijest multipleksiranja

• Tehnika multipleksiranja naširoko se koristi u telekomunikacijama u kojima se nekoliko telefonskih poziva prenosi jednom žicom.
• Multipleksiranje je nastalo u telegrafiji ranih 1870-ih i sada se široko koristi u komunikaciji.
• George Owen Squier razvio je multipleksiranje telefonskog operatera 1910. godine.

Koncept multipleksiranja

• 'N' ulaznih linija prenosi se kroz multiplekser, a multiplekser kombinira signale u kompozitni signal.
• Kompozitni signal prolazi kroz demultipleksor, a demultiplekser odvaja signal od komponentnih signala i prenosi ih do njihovih odredišta.

Prednosti multipleksiranja:

• Preko jednog medija može se poslati više od jednog signala.
• Širina pojasa medija može se učinkovito iskoristiti.

Tehnike multipleksiranja

Tehnike multipleksiranja mogu se klasificirati kao:

Frekventno multipleksiranje (FDM)

• To je analogna tehnika.
Frekventno multipleksiranjeje tehnika u kojoj je dostupna širina pojasa jednog prijenosnog medija podijeljena na nekoliko kanala.

• U gornjem dijagramu, jedan prijenosni medij podijeljen je na nekoliko frekvencijskih kanala, a svaki je frekvencijski kanal dodijeljen različitim uređajima. Uređaj 1 ima frekvencijski kanal u rasponu od 1 do 5.
• Ulazni signali se prevode u frekvencijske pojaseve korištenjem modulacijskih tehnika, a multiplekser ih kombinira u kompozitni signal.
• Glavni cilj FDM-a je podijeliti dostupnu propusnost na različite frekvencijske kanale i dodijeliti ih različitim uređajima.
• Koristeći tehniku ​​modulacije, ulazni signali se prenose u frekvencijske pojaseve i zatim kombiniraju u kompozitni signal.
• Nosioci koji se koriste za modulaciju signala poznati su kao pod-nosači . Predstavljeni su kao f1,f2..fn.
FDMuglavnom se koristi u radijskim emisijama i TV mrežama.

Prednosti FDM-a:

• FDM se koristi za analogne signale.
• FDM proces je vrlo jednostavna i laka modulacija.
• Velik broj signala može se poslati kroz FDM istovremeno.
• Ne zahtijeva nikakvu sinkronizaciju između pošiljatelja i primatelja.

Nedostaci FDM-a:

• FDM tehnika se koristi samo kada su potrebni kanali niske brzine.
• Pati od problema preslušavanja.
• Potreban je veliki broj modulatora.
• Zahtijeva kanal visoke propusnosti.

Primjene FDM-a:

• FDM se obično koristi u TV mrežama.
• Koristi se u FM i AM emitiranju. Svaka FM radio postaja ima različite frekvencije i one su multipleksirane kako bi tvorile kompozitni signal. Multipleksirani signal se prenosi u zraku.

Multipleksiranje valne duljine (WDM)

• Multipleksiranje po valnim duljinama isto je kao FDM osim što se optički signali prenose kroz optički kabel.
• WDM se koristi na optičkim vlaknima za povećanje kapaciteta jednog vlakna.
• Koristi se za iskorištavanje mogućnosti visoke brzine prijenosa podataka optičkog kabela.
• To je tehnika analognog multipleksiranja.
• Optički signali iz različitih izvora kombiniraju se u širi pojas svjetlosti uz pomoć multipleksera.
• Na prijemnom kraju, demultipleksor razdvaja signale kako bi ih prenio na njihova odredišta.
• Multipleksiranje i demultipleksiranje se mogu postići korištenjem prizme.
• Prism može obavljati ulogu multipleksera kombiniranjem različitih optičkih signala u kompozitni signal, a kompozitni signal se prenosi kroz optički kabel.
• Prism također izvodi obrnutu operaciju, tj. demultipleksiranje signala.

Multipleksiranje s vremenskim dijeljenjem

• To je digitalna tehnika.
• U tehnici frekvencijskog multipleksiranja svi signali rade u isto vrijeme s različitom frekvencijom, ali u slučaju tehnike vremenskog multipleksiranja svi signali rade na istoj frekvenciji s različitim vremenom.
• U Tehnika vremenskog multipleksiranja , ukupno vrijeme dostupno na kanalu raspoređuje se među različitim korisnicima. Stoga je svakom korisniku dodijeljen različit vremenski interval poznat kao vremenski interval u kojem pošiljatelj treba poslati podatke.
• Korisnik preuzima kontrolu nad kanalom na određeno vrijeme.
• U tehnici vremenskog multipleksiranja podaci se ne prenose istovremeno, već se podaci prenose jedan po jedan.
• Kod TDM-a signal se prenosi u obliku okvira. Okviri sadrže ciklus vremenskih odsječaka u kojima svaki okvir sadrži jedan ili više odsječaka posvećenih svakom korisniku.
• Može se koristiti za multipleksiranje digitalnih i analognih signala, ali se uglavnom koristi za multipleksiranje digitalnih signala.

Postoje dvije vrste TDM-a:

• Sinkroni TDM
• Asinkroni TDM

Sinkroni TDM

• Sinkroni TDM je tehnika u kojoj je vremenski utor unaprijed dodijeljen svakom uređaju.
• U sinkronom TDM-u svaki uređaj dobiva određeni vremenski odsječak bez obzira na to sadrži li uređaj podatke ili ne.
• Ako uređaj nema nikakvih podataka, utor će ostati prazan.
• U sinkronom TDM-u, signali se šalju u obliku okvira. Vremenski odsječci organizirani su u obliku okvira. Ako uređaj nema podatke za određeni vremenski utor, tada će se poslati prazan utor.
• Najpopularniji sinkroni TDM su T-1 multipleksiranje, ISDN multipleksiranje i SONET multipleksiranje.
• Ako postoji n uređaja, tada postoji n utora.

Koncept sinkronog TDM-a

Na gornjoj slici implementirana je sinkrona TDM tehnika. Svakom uređaju je dodijeljen određeni vremenski utor. Vremenski odsječci se prenose bez obzira na to ima li pošiljatelj podatke za slanje ili ne.

Nedostaci sinkronog TDM-a:

• Kapacitet kanala nije u potpunosti iskorišten jer se također prenose prazni slotovi koji nemaju podataka. Na gornjoj slici, prvi okvir je potpuno ispunjen, ali u posljednja dva okvira, neki utori su prazni. Stoga možemo reći da kapacitet kanala nije učinkovito iskorišten.
• Brzina prijenosnog medija treba biti veća od ukupne brzine ulaznih vodova. Alternativni pristup sinkronom TDM-u je asinkrono vremensko multipleksiranje.

Asinkroni TDM

• Asinkroni TDM također je poznat kao Statistički TDM.
• Asinkroni TDM je tehnika u kojoj vremenski odsječci nisu fiksni kao u slučaju sinkronog TDM-a. Vremenski odsječci dodjeljuju se samo onim uređajima koji imaju podatke za slanje. Stoga možemo reći da asinkroni multipleksor s vremenskom podjelom prenosi samo podatke s aktivnih radnih stanica.
• Asinkrona TDM tehnika dinamički dodjeljuje vremenske utore uređajima.
• U asinkronom TDM-u ukupna brzina ulaznih linija može biti veća od kapaciteta kanala.
• Asinkroni multipleksor s vremenskom podjelom prihvaća dolazne tokove podataka i stvara okvir koji sadrži samo podatke bez praznih utora.
• U asinkronom TDM-u svaki utor sadrži adresni dio koji identificira izvor podataka.

• Razlika između asinkronog TDM-a i sinkronog TDM-a je u tome što su mnogi utori u sinkronom TDM-u neiskorišteni, ali u asinkronom TDM-u, utori su u potpunosti iskorišteni. To dovodi do kraćeg vremena prijenosa i učinkovitog iskorištenja kapaciteta kanala.
• U sinkronom TDM-u, ako postoji n uređaja za slanje, tada postoji n vremenskih odsječaka. U asinkronom TDM-u, ako postoji n uređaja za slanje, tada postoji m vremenskih odsječaka gdje je m manje od n ( m).
• Broj utora u okviru ovisi o statističkoj analizi broja ulaznih linija.

Koncept asinkronog TDM-a

U gornjem dijagramu postoje 4 uređaja, ali samo dva uređaja šalju podatke, tj. A i C. Stoga se podaci A i C prenose samo kroz prijenosnu liniju.

Okvir gornjeg dijagrama može se predstaviti kao:

Gornja slika pokazuje da podatkovni dio sadrži adresu za određivanje izvora podataka.