مالتی پلکس چیست. مالتی پلکس شدن زمان فناوری اتوبوس رمز

مالتی پلکس شدن زمان
هنگام استفاده از PCM، راحت‌ترین روش، طرح مالتی پلکسی تقسیم زمانی است، یا به طور خلاصه، طرح چندگانه‌سازی زمان با استفاده از یک سوئیچ (در سمت فرستنده) که به‌طور متوالی هر کانال ورودی را برای یک بازه زمانی معین (به نام شکاف زمانی یا سوئیچینگ) متصل می‌کند. فاصله زمانی یا «چرخه») مورد نیاز برای ارسال یک نمونه (یا بخشی ثابت) از یک سیگنال در یک کانال مشخص. جریان تشکیل شده از نمونه ها از کانال های ورودی مختلف به کانال ارتباطی ارسال می شود. در سمت دریافت خود، یک دی مالتی پلکسر با استفاده از یک سوئیچ مشابه و فیلترهای پایین گذر، نمونه های جداگانه را انتخاب کرده و آنها را در کانال های مناسب توزیع می کند. مهم است که سوئیچ های طرف فرستنده و گیرنده باید به طور همزمان کار کنند، یعنی. باید هماهنگ شود
برای PCM در شبکه‌های تلفنی، سوئیچ باید با دوره‌ای برابر با دوره نمونه‌برداری T d، سپس فاصله سوئیچینگ کانال D t k = T d / n، که در آن n تعداد کانال‌های ورودی مالتی پلکسر است، یا D t k = 125 / کار کند. n [μs]. اگر 32 کانال مالتی پلکس شوند (CEPT)، D t k = 3.90625 میکرو ثانیه. با این حال، مفهوم معرفی شده از فاصله سوئیچینگ به عنوان یک مقدار ثابت در حالت ایده آل صحیح است. در عمل، در برخی موارد مشروط است و خود فرآیند سوئیچینگ می تواند ناهموار باشد، زیرا یک پالس همگام (آنالوگ دیجیتال آن، به عنوان مثال، دنباله ای از شکل "11 ... 11" با طول معین) باید باشد. برای همگام سازی سوئیچ ها استفاده می شود. اگر از طریق یک کانال کنترل خارجی منتقل شود، طرح مالتی پلکس ایده آل در نظر گرفته شده کاملاً صحیح است، اما اگر از همگام سازی درون کانالی استفاده شود، فرآیند همگام سازی به درج یک بیت اضافی (همگام سازی یا یکسان سازی) یا یک گروه کاهش می یابد. از بیت ها، بعد از m نمونه، یا سازماندهی یک ساختار تکرار شونده پیچیده تر در جریان نمونه ها، از جمله m نمونه و k فیلد با طول یا بیت های تراز معین.
این ساختار ممکن است متفاوت باشد، اما برای یک طرح کدگذاری PCM خاص ثابت است و یک قاب، یا یک فریم (فریم)، ​​یا یک "چرخه" نامیده می شود. چندین فریم را می توان در یک ساختار کلی تر به نام چند فریم (مولتی فریم) یا "superloop" ترکیب کرد. دوره تکرار فریم زمان مورد نیاز برای یک چرخه سوئیچینگ کامل با در نظر گرفتن زمان درج گروه تساوی بیت ها است.

چندگانه سازی زمان جریان های داده باینری

در درس‌های قبلی، تجهیزات شبکه‌های کامپیوتری معمولی مانند پل‌ها، سوئیچ‌ها و روترها را بررسی کردیم. با این حال، با توجه به ادغام هرچه بیشتر شبکه های کامپیوتری و تلفن (به طور کلی شبکه های ارتباطی)، برای مدیران و حتی کاربران، آگاهی از اصول کلی سازماندهی شبکه های تلفن به طور فزاینده ای اجباری می شود، به خصوص اگر آنها با شبکه های جهانی کار کنند. بنابراین، در این درس تصمیم گرفتیم که چنین فناوری (به طور دقیق تر، فناوری ها) را به عنوان مالتی پلکس در نظر بگیریم.

تخمگذار و راه اندازی یک خط تنه کم سرعت بین دو صرافی تقریباً به اندازه یک خط پرسرعت هزینه دارد، زیرا هزینه های اصلی برای خرید کابل مسی یا نوری نیست، بلکه به طور کلی برای حفر ترانشه است. گذاشتن کابل به منظور انتقال چندین مکالمه تلفنی از طریق یک خط فیزیکی، شرکت های تلفن فناوری های مالتی پلکس یا مالتی پلکس را توسعه داده اند.

مولتی پلکس کردن به طور خلاصه

اصل کار مالتی پلکسر ساده است: سیگنال هایی که به چندین خط ورودی با سرعت پایین می رسند در محدوده فرکانس یا بازه زمانی اختصاص داده شده برای هر یک از آنها از طریق یک خط خروجی با سرعت بالا منتقل می شوند. در انتهای مخالف خط پرسرعت، این سیگنال‌ها ایزوله یا دمولتیپلکس می‌شوند.

با توجه به روش فشرده سازی، فناوری های مالتی پلکس را می توان به دو دسته اصلی تقسیم کرد: مولتیپلکسی تقسیم فرکانس (FDM) و چندگانه تقسیم زمانی (TDM). با مالتی پلکس فرکانس، طیف فرکانس به کانال های منطقی تقسیم می شود و هر کاربر در طول مدت مکالمه این کانال را در اختیار خود قرار می دهد. در مالتی پلکس سازی زمانی، کل پهنای باند به صورت دوره ای به کاربران اختصاص می یابد، اما فقط برای مدت کوتاهی.

مولتی پلکسینگ فرکانس

همانطور که مشخص است، گفتار انسان می تواند به اندازه کافی با فرکانس هایی در محدوده 300 تا 3400 هرتز منتقل شود، یعنی فاصله فرکانس مورد نیاز 3100 هرتز است. با این حال، هنگام مالتی پلکس کردن چندین کانال صوتی، به هر یک از آنها محدوده 4000 هرتز اختصاص داده می شود تا با هم همپوشانی نداشته باشند. فرکانس هر کانال هر کدام با مضربی 4 کیلوهرتز افزایش می یابد، سپس کانال ها با هم ترکیب می شوند. در نتیجه، کانال ها در کل طیف فرکانس یک پیوند داده شده پخش می شوند. کانال ها به اصطلاح با فواصل محافظ از یکدیگر جدا می شوند (شکل 1 را ببینید).

تصویر 1.
با مالتی پلکس فرکانس، کل محدوده فرکانس به چندین کانال تقسیم می شود. برای جلوگیری از همپوشانی کانال ها، آنها را با فواصل محافظ از یکدیگر جدا می کنند.

طرح های مالتی پلکس FDM نسبتاً استاندارد شده اند. رایج ترین استاندارد که بر اساس آن دوازده کانال صوتی با عرض 4000 هرتز در محدوده فرکانس 60 تا 108 کیلوهرتز مالتی پلکس می شوند. چنین بلوکی گروه نامیده می شود. محدوده 12 تا 60 کیلوهرتز گاهی برای گروه دیگری استفاده می شود.

تغییری از فناوری مالتی پلکس فرکانسی که در مورد خطوط ارتباطی نوری استفاده می شود، مالتیپلکسی تقسیم طول موج (WDM) است. از نظر فیزیکی، مالتی پلکسی به شرح زیر انجام می شود: چندین الیاف به یک منشور (یا اغلب یک توری پراش) آورده می شوند، پرتوهای نور از منشور عبور می کنند و وارد فیبر مشترک می شوند. در انتهای مخالف، تیرها با استفاده از منشور دیگری از هم جدا می شوند. اگر هر یک از پرتوهای ورودی به محدوده فرکانس خود محدود شود، آن‌ها همپوشانی نخواهند داشت. سیستم های نوری کاملاً غیرفعال و در نتیجه قابل اعتمادتر هستند.

مدولاسیون کد پالس

دنیای مدرن روز به روز کامپیوتری و در نتیجه دیجیتالی می شود. البته این روند از شبکه های تلفن نیز عبور نکرده است. سیستم های دیجیتال روز به روز گسترده تر می شوند و در نتیجه مالتی پلکس فرکانسی جای خود را به مالتی پلکس شدن زمان می دهد. با این حال، قبل از اینکه گفتار انسان، که ماهیت آنالوگ دارد، از طریق یک شبکه دیجیتال منتقل شود، باید به شکل مجزا تبدیل شود. این با استفاده از مدولاسیون کد پالس (Pulse-Code Modulation) به دست می آید. بنابراین، در شبکه های ارتباطی تلفن دیجیتال مدرن، مالتی پلکس شدن زمان ارتباط نزدیکی با مدولاسیون کد پالس دارد.

طبق قضیه کوتلنیکوف، فرکانس نمونه برداری باید دو برابر حداکثر فرکانس طیف فرکانس سیگنال آنالوگ باشد تا بتواند به درستی بازتولید شود، بنابراین اندازه گیری دامنه باید 8000 بار در ثانیه در مورد گفتار انسان انجام شود. مقدار دامنه تقریباً یک عدد باینری 8 بیتی است، بنابراین نرخ باود باید 64 کیلوبیت بر ثانیه باشد. در نتیجه، در شبکه‌های دیجیتال، کانال اطلاعاتی با سرعت 64 کیلوبیت بر ثانیه، مبنایی برای محاسبه سرعت تمام کانال‌های ارتباطی بزرگ‌تر است.

مالتی پلکسینگ زمان

با مالتی پلکس کردن تقسیم زمانی، هر دستگاه یا کانال ورودی، پهنای باند کامل خط را دریافت می کند، اما فقط برای یک دوره زمانی کاملاً تعریف شده هر 125 میکرو ثانیه (شکل 2 را ببینید). آخرین مقدار مربوط به چرخه نمونه برداری است، زیرا با PCM هر 1/8000 ثانیه لازم است دامنه سیگنال آنالوگ اندازه گیری شود. زمان ارسال یک مقدار دامنه لحظه ای هشت بیتی، شکاف زمانی نامیده می شود و برابر است با مدت زمان ارسال هشت پالس (یک پالس برای هر بیت). دنباله برش های زمانی که با فاصله بالا دنبال می شوند یک کانال زمانی را تشکیل می دهند. مجموعه کانال ها در یک چرخه نمونه برداری یک فریم را تشکیل می دهند.

شکل 2.
در مالتی پلکس زمانی، کل ظرفیت خط خروجی برای مدت زمان ثابتی در خط ورودی با ظرفیت کمتر ارائه می شود.

در اروپا، مانند سایر نقاط جهان، به استثنای ایالات متحده آمریکا و ژاپن، سیستم استاندارد PCM-32/30 (یا E-1) با 32 کانال زمانی 64 کیلوبیت بر ثانیه است که در آن از 30 کانال استفاده می شود. به عنوان داده برای انتقال صدا، داده، و غیره، و دو - به عنوان کانال خدمات، و یکی از کانال های خدمات برای سیگنال دهی (سیگنال های خدمات برقراری اتصال)، دیگری - برای همگام سازی در نظر گرفته شده است. همانطور که می توانید به راحتی محاسبه کنید، ظرفیت کل سیستم 2.048 مگابیت بر ثانیه است.

سیستم E-1 چیزی را تشکیل می دهد که به عنوان یک گروه دانه شناخته می شود. گروه ثانویه E-2 شامل 4 کانال E-1 با ظرفیت کلی 8.448 مگابیت در ثانیه، سیستم سوم E-3 - چهار کانال E-2 (یا شانزده کانال E-1) با ظرفیت کل 34.368 مگابیت در ثانیه، و گروه چهارتایی - چهار کانال E-3 با ظرفیت کل 139.264 مگابیت بر ثانیه. این سیستم‌ها سلسله‌مراتب دیجیتال plesiochronous اروپایی را تشکیل می‌دهند.

اصل مالتی پلکس سازی سریال کانال ها در شکل 3 نشان داده شده است. چهار کانال E-1 در یک کانال E-2 مالتی پلکس شده اند، و در این سطح و سطوح بعدی، مالتی پلکس شدن به صورت بیت به بیت انجام می شود، نه بایت به بایت، همانطور که قبلا انجام شد. موردی که 30 کانال صوتی در یک کانال E مالتی پلکس شده بودند -1. ظرفیت کل چهار لینک E-1 8.192 مگابیت بر ثانیه است، در حالی که ظرفیت کل E-2 در واقع 8.448 مگابیت در ثانیه است. بیت های اضافی برای قاب بندی و زمان بندی مجدد استفاده می شود. سپس چهار کانال E-2 به یک کانال E-3 و غیره مالتی پلکس می شوند.

شکل 3
همانطور که شاخه های کوچک در یک رودخانه بزرگ ادغام می شوند، خطوط کم سرعت با استفاده از سلسله مراتبی از مالتی پلکسرها در خطوط پرسرعت ترکیب می شوند.

این استاندارد که در آمریکای شمالی و ژاپن به تصویب رسیده است، کانال T-1 (فرمت فریم DS1) را تعریف می کند. کانال T-1 از 24 کانال صوتی چندگانه تشکیل شده است و در ابتدا فرض بر این بود که دامنه سیگنال آنالوگ به صورت یک عدد باینری 7 بیتی بیان می شود و یک بیت برای اهداف کنترل (سیگنال دهی) استفاده می شود. علاوه بر این، علاوه بر 192 بیت، هر فریم یک بیت دیگر برای همگام سازی دارد. بنابراین، ظرفیت کل لینک T-1 1.544 مگابیت در ثانیه است. با این حال، در پایان، تمام 8 بیت برای داده ها اختصاص داده شد و سیگنال دهی به یکی از دو روش زیر شروع شد. در سیگنالینگ کانال رایج، 193 بیت در هر فریم فرد برای اهداف همگام سازی و در هر فریم زوج برای سیگنال دهی است. ماهیت روش دیگر این است که هر کانال زیر کانال خود را برای انتقال اطلاعات سیگنالینگ دارد (یک بیت در هر فریم ششم).

سلسله مراتب دیجیتالی همزمان

نیاز به اتخاذ یک استاندارد واحد برای سیستم های ارتباطی در اروپا و آمریکا و همچنین نیاز به افزایش حداکثر نرخ انتقال و ابزارهای مدیریت شبکه ارتباطی داخلی منجر به توسعه سلسله مراتب دیجیتال همزمان SDH (متاسفانه آمریکای شمالی) شد. نسخه ای از این استاندارد به نام SONET تا حدودی با نسخه اروپایی متفاوت است، اگرچه این تفاوت ها به اندازه سلسله مراتب کانال T-1، T-2... و E-1، E- قابل توجه نیستند. 2...).

در SDH، ماژول حمل و نقل همزمان (STM-1) سطح پایین سلسله مراتب را تشکیل می دهد. معادل سیگنال انتقال سنکرون STS-3c در سلسله مراتب SONET با ظرفیت 155.52 مگابیت بر ثانیه است. چهار STM-1 در یک STM-4 (=STS-12c) با ظرفیت 622.08 مگابیت در ثانیه و چهار STM-4 در یک STM-12 (=STS-48c) با ظرفیت 2.488 گیگابیت بر ثانیه مالتی پلکس شده اند. سلسله مراتب سطوح بالاتر را نیز تعریف می کند.

مولتی پلکس کردن بایت به بایت انجام می شود، نه بیت به بیت، به عنوان مثال، وقتی چهار جریان داده STM-1 در یک STM-4 ترکیب می شوند، مالتی پلکسر ابتدا یک بایت از جریان اول، سپس یک بایت از جریان دوم ارسال می کند. و غیره در یک دایره.

یکی از مهم ترین تفاوت های سلسله مراتب سنکرون و پلزیوکرون، توانایی تخصیص کانال مورد نظر تا لایه E-1 بدون مولتی پلکس کردن کل سیگنال انتقال است. این منجر به ظهور نوع متفاوتی از مالتی پلکسرها - مالتی پلکسرها با افزودن و انتخاب کانال های جداگانه شد (در اصطلاح انگلیسی - مالتی پلکسر افزودن قطره و در ادبیات فنی روسی به طور خلاصه به آنها مالتی پلکسر ورودی / خروجی می گویند).

علاوه بر این، بسیاری از مالتی پلکسرها شروع به انجام عملکردهای اتصال متقابل کردند (اما، ممکن است برعکس باشد، اما این در حال حاضر یک استدلال مرغ و تخم مرغ است). مالتی پلکسورهای اتصال متقاطع اجازه تمرکز و جداسازی جریان ها (توابع مالتی پلکسی و دی مالتی پلکسی) را به همراه سوئیچینگ سیگنال های دیجیتال از یک کانال به کانال دیگر طبق قوانین خاص (عملکردهای سوئیچینگ) می دهند.

مولتیپلکسینگ معکوس

در صورتی که یک سازمان نیاز به داشتن خطی با پهنای باند معین داشته باشد و ظرفیت های ارائه شده یا خیلی کوچک باشد (مثلا E-1) یا خیلی بزرگ (مثلاً E-3)، دستگاهی به نام مالتی پلکسر معکوس به کار خواهد آمد. این دستگاه به شما امکان می دهد جریان داده های ورودی را بین چندین خط خروجی با ظرفیت کمتر از کل داده های دریافتی در واحد زمان توزیع کنید (شکل 4 را ببینید). بنابراین، برای مثال، یک مشتری می تواند کانالی معادل ظرفیت دو E-1 دریافت کند. مزیت این روش در مقایسه با اتصال مستقل دو خط E-1، به عنوان مثال، این است که مالتی پلکسر معکوس اجازه می دهد تا بار به صورت دینامیکی بین آنها توزیع شود.

شکل 4
مالتی پلکس معکوس باعث می شود مسیر رودخانه را به خاطر بسپارید: با گشتن در اطراف جزایر، به کانال هایی تبدیل می شود که سپس دوباره با هم ادغام می شوند.

نتیجه

در این درس به فناوری های اصلی مالتی پلکسی که در شبکه های تلفن استفاده می شود نگاهی انداختیم. تلفن به طور فزاینده ای با دنیای رایانه ها در هم آمیخته می شود، در هر صورت، آنها بیشتر و بیشتر از شبکه حمل و نقل یکسانی در شبکه های جهانی و محلی استفاده می کنند، ناگفته نماند که چنین فناوری خودپرداز «داغ» به عنوان یکی از گزینه ها ظاهر شد. یک شبکه دیجیتال پهن باند با خدمات یکپارچه و به هر حال، ATM به درستی مالتی پلکس زمان ناهمزمان نامیده می شود. سلف ATM، بخش زمان ناهمزمان (ATD)، در آزمایشگاه‌های فرانس تلکام به عنوان یک تغییر در TDM توسعه یافت. مهمترین تفاوت آن با TDM، ارائه پویا کانال بود و نه برای کل مدت زمان اتصال (مکالمه تلفنی). از طرف دیگر هدر این امکان را فراهم می کند تا مشخص شود که داده ها به کدام اتصال تعلق دارند. در نتیجه از ظرفیت موجود به نحو احسن استفاده شد. اکنون وارث ATD ادعا می کند که یک فناوری واحد برای شبکه های جهانی و محلی است. اما این موضوع بحث دیگری است.

دیمیتری گانزا سردبیر اجرایی LAN است. می توان با او تماس گرفت:

در درس‌های قبلی، تجهیزات شبکه‌های کامپیوتری معمولی مانند پل‌ها، سوئیچ‌ها و روترها را بررسی کردیم. با این حال، با توجه به ادغام هرچه بیشتر شبکه های کامپیوتری و تلفن (به طور کلی شبکه های ارتباطی)، برای مدیران و حتی کاربران، آگاهی از اصول کلی سازماندهی شبکه های تلفن به طور فزاینده ای اجباری می شود، به خصوص اگر آنها با شبکه های جهانی کار کنند. بنابراین، در این درس تصمیم گرفتیم که چنین فناوری (به طور دقیق تر، فناوری ها) را به عنوان مالتی پلکس در نظر بگیریم.

تخمگذار و راه اندازی یک خط تنه کم سرعت بین دو صرافی تقریباً به اندازه یک خط پرسرعت هزینه دارد، زیرا هزینه های اصلی برای خرید کابل مسی یا نوری نیست، بلکه به طور کلی برای حفر ترانشه است. گذاشتن کابل به منظور انتقال چندین مکالمه تلفنی از طریق یک خط فیزیکی، شرکت های تلفن فناوری های مالتی پلکس یا مالتی پلکس را توسعه داده اند.

مولتی پلکس کردن به طور خلاصه

اصل کار مالتی پلکسر ساده است: سیگنال هایی که به چندین خط ورودی با سرعت پایین می رسند در محدوده فرکانس یا بازه زمانی اختصاص داده شده برای هر یک از آنها از طریق یک خط خروجی با سرعت بالا منتقل می شوند. در انتهای مخالف خط پرسرعت، این سیگنال‌ها ایزوله یا دمولتیپلکس می‌شوند.

با توجه به روش فشرده سازی، فناوری های مالتی پلکس را می توان به دو دسته اصلی تقسیم کرد: مولتیپلکسی تقسیم فرکانس (FDM) و چندگانه تقسیم زمانی (TDM). با مالتی پلکس فرکانس، طیف فرکانس به کانال های منطقی تقسیم می شود و هر کاربر در طول مدت مکالمه این کانال را در اختیار خود قرار می دهد. در مالتی پلکس سازی زمانی، کل پهنای باند به صورت دوره ای به کاربران اختصاص می یابد، اما فقط برای مدت کوتاهی.

مولتی پلکسینگ فرکانس

همانطور که مشخص است، گفتار انسان می تواند به اندازه کافی با فرکانس هایی در محدوده 300 تا 3400 هرتز منتقل شود، یعنی فاصله فرکانس مورد نیاز 3100 هرتز است. با این حال، هنگام مالتی پلکس کردن چندین کانال صوتی، به هر یک از آنها محدوده 4000 هرتز اختصاص داده می شود تا با هم همپوشانی نداشته باشند. فرکانس هر کانال هر کدام با مضربی 4 کیلوهرتز افزایش می یابد، سپس کانال ها با هم ترکیب می شوند. در نتیجه، کانال ها در کل طیف فرکانس یک پیوند داده شده پخش می شوند. کانال ها به اصطلاح با فواصل محافظ از یکدیگر جدا می شوند (شکل 1 را ببینید).

تصویر 1.
با مالتی پلکس فرکانس، کل محدوده فرکانس به چندین کانال تقسیم می شود. برای جلوگیری از همپوشانی کانال ها، آنها را با فواصل محافظ از یکدیگر جدا می کنند.

طرح های مالتی پلکس FDM نسبتاً استاندارد شده اند. رایج ترین استاندارد که بر اساس آن دوازده کانال صوتی با عرض 4000 هرتز در محدوده فرکانس 60 تا 108 کیلوهرتز مالتی پلکس می شوند. چنین بلوکی گروه نامیده می شود. محدوده 12 تا 60 کیلوهرتز گاهی برای گروه دیگری استفاده می شود.

تغییری از فناوری مالتی پلکس فرکانسی که در مورد خطوط ارتباطی نوری استفاده می شود، مالتیپلکسی تقسیم طول موج (WDM) است. از نظر فیزیکی، مالتی پلکسی به شرح زیر انجام می شود: چندین الیاف به یک منشور (یا اغلب یک توری پراش) آورده می شوند، پرتوهای نور از منشور عبور می کنند و وارد فیبر مشترک می شوند. در انتهای مخالف، تیرها با استفاده از منشور دیگری از هم جدا می شوند. اگر هر یک از پرتوهای ورودی به محدوده فرکانس خود محدود شود، آن‌ها همپوشانی نخواهند داشت. سیستم های نوری کاملاً غیرفعال و در نتیجه قابل اعتمادتر هستند.

مدولاسیون کد پالس

دنیای مدرن روز به روز کامپیوتری و در نتیجه دیجیتالی می شود. البته این روند از شبکه های تلفن نیز عبور نکرده است. سیستم های دیجیتال روز به روز گسترده تر می شوند و در نتیجه مالتی پلکس فرکانسی جای خود را به مالتی پلکس شدن زمان می دهد. با این حال، قبل از اینکه گفتار انسان، که ماهیت آنالوگ دارد، از طریق یک شبکه دیجیتال منتقل شود، باید به شکل مجزا تبدیل شود. این با استفاده از مدولاسیون کد پالس (Pulse-Code Modulation) به دست می آید. بنابراین، در شبکه های ارتباطی تلفن دیجیتال مدرن، مالتی پلکس شدن زمان ارتباط نزدیکی با مدولاسیون کد پالس دارد.

طبق قضیه کوتلنیکوف، فرکانس نمونه برداری باید دو برابر حداکثر فرکانس طیف فرکانس سیگنال آنالوگ باشد تا بتواند به درستی بازتولید شود، بنابراین اندازه گیری دامنه باید 8000 بار در ثانیه در مورد گفتار انسان انجام شود. مقدار دامنه تقریباً یک عدد باینری 8 بیتی است، بنابراین نرخ باود باید 64 کیلوبیت بر ثانیه باشد. در نتیجه، در شبکه‌های دیجیتال، کانال اطلاعاتی با سرعت 64 کیلوبیت بر ثانیه، مبنایی برای محاسبه سرعت تمام کانال‌های ارتباطی بزرگ‌تر است.

مالتی پلکسینگ زمان

با مالتی پلکس کردن تقسیم زمانی، هر دستگاه یا کانال ورودی، پهنای باند کامل خط را دریافت می کند، اما فقط برای یک دوره زمانی کاملاً تعریف شده هر 125 میکرو ثانیه (شکل 2 را ببینید). آخرین مقدار مربوط به چرخه نمونه برداری است، زیرا با PCM هر 1/8000 ثانیه لازم است دامنه سیگنال آنالوگ اندازه گیری شود. زمان ارسال یک مقدار دامنه لحظه ای هشت بیتی، شکاف زمانی نامیده می شود و برابر است با مدت زمان ارسال هشت پالس (یک پالس برای هر بیت). دنباله برش های زمانی که با فاصله بالا دنبال می شوند یک کانال زمانی را تشکیل می دهند. مجموعه کانال ها در یک چرخه نمونه برداری یک فریم را تشکیل می دهند.

شکل 2.
در مالتی پلکس زمانی، کل ظرفیت خط خروجی برای مدت زمان ثابتی در خط ورودی با ظرفیت کمتر ارائه می شود.

در اروپا، مانند سایر نقاط جهان، به استثنای ایالات متحده آمریکا و ژاپن، سیستم استاندارد PCM-32/30 (یا E-1) با 32 کانال زمانی 64 کیلوبیت بر ثانیه است که در آن از 30 کانال استفاده می شود. به عنوان داده برای انتقال صدا، داده، و غیره، و دو - به عنوان کانال خدمات، و یکی از کانال های خدمات برای سیگنال دهی (سیگنال های خدمات برقراری اتصال)، دیگری - برای همگام سازی در نظر گرفته شده است. همانطور که می توانید به راحتی محاسبه کنید، ظرفیت کل سیستم 2.048 مگابیت بر ثانیه است.

سیستم E-1 چیزی را تشکیل می دهد که به عنوان یک گروه دانه شناخته می شود. گروه ثانویه E-2 شامل 4 کانال E-1 با ظرفیت کلی 8.448 مگابیت در ثانیه، سیستم سوم E-3 - چهار کانال E-2 (یا شانزده کانال E-1) با ظرفیت کل 34.368 مگابیت در ثانیه، و گروه چهارتایی - چهار کانال E-3 با ظرفیت کل 139.264 مگابیت بر ثانیه. این سیستم‌ها سلسله‌مراتب دیجیتال plesiochronous اروپایی را تشکیل می‌دهند.

اصل مالتی پلکس سازی سریال کانال ها در شکل 3 نشان داده شده است. چهار کانال E-1 در یک کانال E-2 مالتی پلکس شده اند، و در این سطح و سطوح بعدی، مالتی پلکس شدن به صورت بیت به بیت انجام می شود، نه بایت به بایت، همانطور که قبلا انجام شد. موردی که 30 کانال صوتی در یک کانال E مالتی پلکس شده بودند -1. ظرفیت کل چهار لینک E-1 8.192 مگابیت بر ثانیه است، در حالی که ظرفیت کل E-2 در واقع 8.448 مگابیت در ثانیه است. بیت های اضافی برای قاب بندی و زمان بندی مجدد استفاده می شود. سپس چهار کانال E-2 به یک کانال E-3 و غیره مالتی پلکس می شوند.

شکل 3
همانطور که شاخه های کوچک در یک رودخانه بزرگ ادغام می شوند، خطوط کم سرعت با استفاده از سلسله مراتبی از مالتی پلکسرها در خطوط پرسرعت ترکیب می شوند.

این استاندارد که در آمریکای شمالی و ژاپن به تصویب رسیده است، کانال T-1 (فرمت فریم DS1) را تعریف می کند. کانال T-1 از 24 کانال صوتی چندگانه تشکیل شده است و در ابتدا فرض بر این بود که دامنه سیگنال آنالوگ به صورت یک عدد باینری 7 بیتی بیان می شود و یک بیت برای اهداف کنترل (سیگنال دهی) استفاده می شود. علاوه بر این، علاوه بر 192 بیت، هر فریم یک بیت دیگر برای همگام سازی دارد. بنابراین، ظرفیت کل لینک T-1 1.544 مگابیت در ثانیه است. با این حال، در پایان، تمام 8 بیت برای داده ها اختصاص داده شد و سیگنال دهی به یکی از دو روش زیر شروع شد. در سیگنالینگ کانال رایج، 193 بیت در هر فریم فرد برای اهداف همگام سازی و در هر فریم زوج برای سیگنال دهی است. ماهیت روش دیگر این است که هر کانال زیر کانال خود را برای انتقال اطلاعات سیگنالینگ دارد (یک بیت در هر فریم ششم).

سلسله مراتب دیجیتالی همزمان

نیاز به اتخاذ یک استاندارد واحد برای سیستم های ارتباطی در اروپا و آمریکا و همچنین نیاز به افزایش حداکثر نرخ انتقال و ابزارهای مدیریت شبکه ارتباطی داخلی منجر به توسعه سلسله مراتب دیجیتال همزمان SDH (متاسفانه آمریکای شمالی) شد. نسخه ای از این استاندارد به نام SONET تا حدودی با نسخه اروپایی متفاوت است، اگرچه این تفاوت ها به اندازه سلسله مراتب کانال T-1، T-2... و E-1، E- قابل توجه نیستند. 2...).

در SDH، ماژول حمل و نقل همزمان (STM-1) سطح پایین سلسله مراتب را تشکیل می دهد. معادل سیگنال انتقال سنکرون STS-3c در سلسله مراتب SONET با ظرفیت 155.52 مگابیت بر ثانیه است. چهار STM-1 در یک STM-4 (=STS-12c) با ظرفیت 622.08 مگابیت در ثانیه و چهار STM-4 در یک STM-12 (=STS-48c) با ظرفیت 2.488 گیگابیت بر ثانیه مالتی پلکس شده اند. سلسله مراتب سطوح بالاتر را نیز تعریف می کند.

مولتی پلکس کردن بایت به بایت انجام می شود، نه بیت به بیت، به عنوان مثال، وقتی چهار جریان داده STM-1 در یک STM-4 ترکیب می شوند، مالتی پلکسر ابتدا یک بایت از جریان اول، سپس یک بایت از جریان دوم ارسال می کند. و غیره در یک دایره.

یکی از مهم ترین تفاوت های سلسله مراتب سنکرون و پلزیوکرون، توانایی تخصیص کانال مورد نظر تا لایه E-1 بدون مولتی پلکس کردن کل سیگنال انتقال است. این منجر به ظهور نوع متفاوتی از مالتی پلکسرها - مالتی پلکسرها با افزودن و انتخاب کانال های جداگانه شد (در اصطلاح انگلیسی - مالتی پلکسر افزودن قطره و در ادبیات فنی روسی به طور خلاصه به آنها مالتی پلکسر ورودی / خروجی می گویند).

علاوه بر این، بسیاری از مالتی پلکسرها شروع به انجام عملکردهای اتصال متقابل کردند (اما، ممکن است برعکس باشد، اما این در حال حاضر یک استدلال مرغ و تخم مرغ است). مالتی پلکسورهای اتصال متقاطع اجازه تمرکز و جداسازی جریان ها (توابع مالتی پلکسی و دی مالتی پلکسی) را به همراه سوئیچینگ سیگنال های دیجیتال از یک کانال به کانال دیگر طبق قوانین خاص (عملکردهای سوئیچینگ) می دهند.

مولتیپلکسینگ معکوس

در صورتی که یک سازمان نیاز به داشتن خطی با پهنای باند معین داشته باشد و ظرفیت های ارائه شده یا خیلی کوچک باشد (مثلا E-1) یا خیلی بزرگ (مثلاً E-3)، دستگاهی به نام مالتی پلکسر معکوس به کار خواهد آمد. این دستگاه به شما امکان می دهد جریان داده های ورودی را بین چندین خط خروجی با ظرفیت کمتر از کل داده های دریافتی در واحد زمان توزیع کنید (شکل 4 را ببینید). بنابراین، برای مثال، یک مشتری می تواند کانالی معادل ظرفیت دو E-1 دریافت کند. مزیت این روش در مقایسه با اتصال مستقل دو خط E-1، به عنوان مثال، این است که مالتی پلکسر معکوس اجازه می دهد تا بار به صورت دینامیکی بین آنها توزیع شود.

شکل 4
مالتی پلکس معکوس باعث می شود مسیر رودخانه را به خاطر بسپارید: با گشتن در اطراف جزایر، به کانال هایی تبدیل می شود که سپس دوباره با هم ادغام می شوند.

نتیجه

در این درس به فناوری های اصلی مالتی پلکسی که در شبکه های تلفن استفاده می شود نگاهی انداختیم. تلفن به طور فزاینده ای با دنیای رایانه ها در هم آمیخته می شود، در هر صورت، آنها بیشتر و بیشتر از شبکه حمل و نقل یکسانی در شبکه های جهانی و محلی استفاده می کنند، ناگفته نماند که چنین فناوری خودپرداز «داغ» به عنوان یکی از گزینه ها ظاهر شد. یک شبکه دیجیتال پهن باند با خدمات یکپارچه و به هر حال، ATM به درستی مالتی پلکس زمان ناهمزمان نامیده می شود. سلف ATM، بخش زمان ناهمزمان (ATD)، در آزمایشگاه‌های فرانس تلکام به عنوان یک تغییر در TDM توسعه یافت. مهمترین تفاوت آن با TDM، ارائه پویا کانال بود و نه برای کل مدت زمان اتصال (مکالمه تلفنی). از طرف دیگر هدر این امکان را فراهم می کند تا مشخص شود که داده ها به کدام اتصال تعلق دارند. در نتیجه از ظرفیت موجود به نحو احسن استفاده شد. اکنون وارث ATD ادعا می کند که یک فناوری واحد برای شبکه های جهانی و محلی است. اما این موضوع بحث دیگری است.

دیمیتری گانزا سردبیر اجرایی LAN است. می توان با او تماس گرفت:

در فناوری اطلاعات و ارتباطات، مالتی پلکس کردن(انگلیسی) مالتی پلکس کردن، مخلوط کردن) - آب بندی کانال، یعنی انتقال چندین

جریان (کانال) داده با سرعت (پهنای باند) کمتر در یک کانال.

که در مخابراتمالتی پلکس شامل انتقال داده ها از طریق چندین کانال ارتباطی منطقی در یک کانال فیزیکی است. کانال فیزیکی به معنای یک کانال واقعی با پهنای باند خاص خود است - یک کابل مسی یا نوری، یک کانال رادیویی.

که در فناوری اطلاعاتمالتی پلکس شامل ترکیب چندین جریان داده (کانال های مجازی) در یک جریان است. یک مثال می تواند یک فایل ویدئویی باشد که در آن یک جریان (کانال) ویدئو با یک یا چند کانال صوتی ترکیب شده است.

دستگاه یا برنامه ای که مالتی پلکس را انجام می دهد نامیده می شود مالتی پلکسر

مالتی پلکسی تقسیم فرکانس (FDM).

مالتی پلکس کردن 3 کانال با تقسیم فرکانس.

فن آوری.

مولتی پلکسی تقسیم فرکانس(انگلیسی) FDM, مالتی پلکسی تقسیم فرکانس) شامل قرار دادن چندین کانال با عرض کمتر در پهنای باند کانال است. یک مثال گویا پخش رادیویی است، که در آن کانال های رادیویی در یک کانال (هوای رادیویی) بسیاری در فرکانس های مختلف (در باندهای فرکانسی مختلف) وجود دارد.

برنامه های کاربردی اصلی

در شبکه های ارتباطی سیار (به FDMA مراجعه کنید) برای اشتراک دسترسی استفاده می شود، در ارتباطات فیبر نوری مشابه طول موج چندگانه(WDM, طول موج چندگانه) (جایی که

فرکانس رنگ تابش ساطع کننده است)، در طبیعت - انواع جدایی ها

بر اساس رنگ (فرکانس ارتعاشات الکترومغناطیسی) و تن (فرکانس ارتعاشات صوتی).

مالتی پلکس تقسیم زمان (TDM).

فن آوری.

مالتیپلکسی تقسیم زمان(انگلیسی) TDM, زمان

مالتی پلکسی تقسیم) شامل انتقال داده قاب است، در حالی که

انتقال از کانال های با عرض (ظرفیت) کمتر به کانال های با

بیشتر ذخیره را برای انتقال در یک فریم بزرگتر آزاد می کند

چندین قاب کوچکتر

در شکل: A، B و C - کانال های چندگانه با پهنای باند (عرض) N و مدت زمان فریم Δt. E - کانال مالتی پلکس با مدت زمان Δt یکسان اما عرض M*N که یک فریم آن ( سوپر فریم) هر 3 فریم سیگنال های مالتی پلکس ورودی را حمل می کند به طور متوالی، هر کانال اختصاص داده شده است

بخشی از زمان سوپر فریم - بازه زمانی، طول Δt M =Δt/M

بنابراین، یک کانال با پهنای باند M * N می تواند از کانال های M با پهنای باند N عبور کند، و با توجه به نرخ کانال (فریم در ثانیه)، نتیجه دی مولتی پلکس با جریان اصلی کانال (A، B یا C) مطابقت دارد. در شکل) و به صورت فاز، و از نظر سرعت، یعنی مورد توجه گیرنده نهایی قرار نمی گیرد.

برنامه های کاربردی اصلی

شبکه های بی سیم TDMA، Wi-Fi، WiMAX.

تعویض کانال در PDH و SONET/SDH.

سوئیچینگ بسته در ATM، Frame Relay، Ethernet، FDDI.

سوئیچینگ در شبکه های تلفن؛

باس های سریال: PCIe، USB.

مالتیپلکسی تقسیم زمان

اصل کار مالتی پلکسر ساده است: سیگنال هایی که به چندین خط ورودی با سرعت پایین می رسند در محدوده فرکانس یا بازه زمانی اختصاص داده شده برای هر یک از آنها از طریق یک خط خروجی با سرعت بالا منتقل می شوند. در انتهای مخالف خط پرسرعت، این سیگنال‌ها ایزوله یا دمولتیپلکس می‌شوند.

با توجه به روش فشرده سازی، فناوری های مالتی پلکس را می توان به دو دسته اصلی تقسیم کرد: مولتیپلکسی تقسیم فرکانس (FDM) و چندگانه تقسیم زمانی (TDM). با مالتی پلکس فرکانس، طیف فرکانس به کانال های منطقی تقسیم می شود و هر کاربر در طول مدت مکالمه این کانال را در اختیار خود قرار می دهد. در مالتی پلکس سازی زمانی، کل پهنای باند به صورت دوره ای به کاربران اختصاص می یابد، اما فقط برای مدت کوتاهی.

مالتی پلکسینگ زمان

با مالتی پلکس کردن تقسیم زمانی، هر دستگاه یا کانال ورودی، پهنای باند کامل خط را دریافت می کند، اما فقط برای یک دوره زمانی کاملاً تعریف شده هر 125 میکرو ثانیه (شکل 2 را ببینید). آخرین مقدار مربوط به چرخه نمونه برداری است، زیرا با PCM هر 1/8000 ثانیه لازم است دامنه سیگنال آنالوگ اندازه گیری شود. زمان ارسال یک مقدار دامنه لحظه ای هشت بیتی، شکاف زمانی نامیده می شود و برابر است با مدت زمان ارسال هشت پالس (یک پالس برای هر بیت). دنباله برش های زمانی که با فاصله بالا دنبال می شوند یک کانال زمانی را تشکیل می دهند. مجموعه کانال ها در یک چرخه نمونه برداری یک فریم را تشکیل می دهند.

در مالتی پلکس زمانی، کل ظرفیت خط خروجی برای مدت زمان ثابتی در خط ورودی با ظرفیت کمتر ارائه می شود.

در اروپا، مانند سایر نقاط جهان، به استثنای ایالات متحده آمریکا و ژاپن، سیستم استاندارد PCM-32/30 (یا E-1) با 32 کانال زمانی 64 کیلوبیت بر ثانیه است که در آن از 30 کانال استفاده می شود. به عنوان داده برای انتقال صدا، داده، و غیره، و دو - به عنوان کانال خدمات، و یکی از کانال های خدمات برای سیگنال دهی (سیگنال های خدمات برقراری اتصال)، دیگری - برای همگام سازی در نظر گرفته شده است. همانطور که می توانید به راحتی محاسبه کنید، ظرفیت کل سیستم 2.048 مگابیت بر ثانیه است.

سیستم E-1 چیزی را تشکیل می دهد که به عنوان یک گروه دانه شناخته می شود. گروه ثانویه E-2 شامل 4 کانال E-1 با ظرفیت کلی 8.448 مگابیت در ثانیه، سیستم سوم E-3 - چهار کانال E-2 (یا شانزده کانال E-1) با ظرفیت کل 34.368 مگابیت در ثانیه، و گروه چهارتایی - چهار کانال E-3 با ظرفیت کل 139.264 مگابیت بر ثانیه. این سیستم‌ها سلسله‌مراتب دیجیتال plesiochronous اروپایی را تشکیل می‌دهند.

اصل مالتی پلکس سازی سریال کانال ها در شکل 3 نشان داده شده است. چهار کانال E-1 در یک کانال E-2 مالتی پلکس شده اند، و در این سطح و سطوح بعدی، مالتی پلکس شدن به صورت بیت به بیت انجام می شود، نه بایت به بایت، همانطور که قبلا انجام شد. موردی که 30 کانال صوتی در یک کانال E مالتی پلکس شده بودند -1. ظرفیت کل چهار لینک E-1 8.192 مگابیت بر ثانیه است، در حالی که ظرفیت کل E-2 در واقع 8.448 مگابیت در ثانیه است. بیت های اضافی برای قاب بندی و زمان بندی مجدد استفاده می شود. سپس چهار کانال E-2 به یک کانال E-3 و غیره مالتی پلکس می شوند.

شکل 3

همانطور که شاخه های کوچک در یک رودخانه بزرگ ادغام می شوند، خطوط کم سرعت با استفاده از سلسله مراتبی از مالتی پلکسرها در خطوط پرسرعت ترکیب می شوند.

این استاندارد که در آمریکای شمالی و ژاپن به تصویب رسیده است، کانال T-1 (فرمت فریم DS1) را تعریف می کند. کانال T-1 از 24 کانال صوتی چندگانه تشکیل شده است و در ابتدا فرض بر این بود که دامنه سیگنال آنالوگ به صورت یک عدد باینری 7 بیتی بیان می شود و یک بیت برای اهداف کنترل (سیگنال دهی) استفاده می شود. علاوه بر این، علاوه بر 192 بیت، هر فریم یک بیت دیگر برای همگام سازی دارد. بنابراین، ظرفیت کل لینک T-1 1.544 مگابیت در ثانیه است. با این حال، در پایان، تمام 8 بیت برای داده ها اختصاص داده شد و سیگنال دهی به یکی از دو روش زیر شروع شد. در سیگنالینگ کانال رایج، 193 بیت در هر فریم فرد برای اهداف همگام سازی و در هر فریم زوج برای سیگنال دهی است. ماهیت روش دیگر این است که هر کانال زیر کانال خود را برای انتقال اطلاعات سیگنالینگ دارد (یک بیت در هر فریم ششم).