Multiplexarea în rețelele de telecomunicații și computere este un tip de tehnică utilizată pentru a combina și transmite numeroase semnale de date pe un singur mediu. În multiplexarea metodă, multiplexor Hardware-ul (MUX) joacă un rol semnificativ în obținerea multiplexării prin îmbinarea „n” linii de intrare pentru a genera o singură linie de ieșire. Deci, această metodă urmează în principal conceptul multi-la-unu, care înseamnă n linii de intrare și o singură linie de ieșire. Există diferite tipuri de tehnici de multiplexare, cum ar fi; FDM, TDM, CDM , SDM și OFDM. Acest articol oferă informații scurte despre unul dintre tipurile de tehnici de multiplexare cum ar fi; multiplexarea prin diviziune spațială sau SDM.

Ce este Space Division Multiplexing (SDM)?

O tehnică de multiplexare în cadrul unui wireless Sistem de comunicatii este folosit pentru a spori capacitatea sistemului prin simpla exploatare a separării fizice a utilizatorilor este cunoscut sub numele de multiplexare prin diviziune spațială sau multiplexare prin diviziune spațială (SDM). În această tehnică de multiplexare, mai multe antene sunt utilizate la ambele capete ale emițătorului și receptorului pentru a realiza canale de comunicație paralele. Aceste canale de comunicație sunt independente unele de altele, ceea ce permite mai multor utilizatori să transmită date simultan într-o bandă de frecvență similară, cu excepția interferențelor.

Capacitatea sistemului de comunicații fără fir poate fi îmbunătățită prin simpla includere a mai multor antene pentru a forma canale mai independente. Această tehnică de multiplexare este utilizată în mod obișnuit în sistemele de comunicații fără fir, cum ar fi; Wifi, sisteme de comunicații prin satelit și rețelele celulare.

SDM în exemplu de cablu optic submarin

Multiplexarea diviziunii spațiale în aplicația cablului optic submarin este împărțită în trei sisteme de transmisie; transmisie în bandă C cu fibră cu un singur nucleu, bandă C+L cu fibră cu un singur nucleu și transmisie în bandă C cu fibră multi-core. Diagrama traseului luminii cu trei sisteme de transmisie este prezentată mai jos.

O bandă C cu fibră cu un singur nucleu într-un sistem de transmisie prin cablu optic submarin este echipată numai cu echipament EDFA pentru îmbunătățirea semnalului. EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier) este un tip de OFA care este un amplificator optic prin ioni de erbiu incluși în miezul fibrei optice. EDFA are unele caracteristici precum; zgomot redus, câștig mare și independent de polarizare. Amplifică semnalele optice în banda de 1,55 μm (sau) 1,58 μm.

SDM în cablu optic submarin

Sistemul de transmisie în bandă C+L cu un singur nucleu necesită două EDFA-uri pentru a îmbunătăți în mod corespunzător cele două semnale de bandă. Sistemul de transmisie în bandă C cu fibră cu mai multe nuclee este foarte complicat și necesită ventilarea fiecărui miez de fibră și introducerea acestuia la amplificatorul de semnal și, după aceea, ventilatorul în semnalul amplificatorului în cablul de fibră multinucleu.

Ori de câte ori raportul semnal-zgomot al sistemului de transmisie cu 3 canale este de aproximativ 9,5 dB, atunci sistemul de transmisie cu bandă C+L cu un singur nucleu are nevoie de 37 de perechi de fibră optică pentru a atinge capacitatea maximă de transmisie prin cablu optic.

“dați trei utilizări ale radiației cu microunde ”

Sistemul de transmisie în bandă C cu fibre multicore are nevoie de 19 până la 20 de perechi de fibre pentru a obține cea mai mare capacitate de transmisie. Sistemul de transmisie cu bandă C+L cu un singur nucleu necesită doar treisprezece perechi de cabluri de fibră pentru a răspândi cea mai mare capacitate; cu toate acestea, cea mai mare capacitate a sa este de 70% din transmisia de fibră cu bandă C single-core.

În tehnologia SDM, distanța fiecărui cablu optic submarin este setată la 60 km pentru a calcula tensiunile necesare de către cele trei sisteme de transmisie. Banda C cu un singur nucleu și banda C+L au nevoie de tensiuni mai mici până la 15 kV de tensiune maximă. În comparație cu sistemele de transmisie FOC cu mai multe linii, tensiunile lor sunt mai mici, deoarece sistemele de transmisie cu fibră multinucleu au nevoie de amplificatoare suplimentare pentru a finaliza transmisia.

În trei sisteme de transmisie de multiplexare prin diviziune spațială, capacitatea de transmisie a benzii C+L cu fibră cu un singur nucleu și a benzii C cu mai multe nuclee este mai mică în comparație cu transmisia în bandă C cu fibră cu un singur nucleu. Sistemele cu bandă C și undă C+L cu fibră cu un singur nucleu pot utiliza tensiuni și o utilizare mai scăzută a energiei în comparație cu sistemele cu mai multe nuclee, dacă o capacitate similară este atinsă prin multi-core.

Funcționare la multiplexarea diviziei spațiale

Space Division Multiplexing (SDM) funcționează prin exploatarea dimensiunii spațiale pentru a transmite mai multe fluxuri de date independente simultan. Iată o explicație simplificată a modului în care funcționează:

Separarea spațială : SDM se bazează pe separarea fizică a căilor de transmisie pentru diferite fluxuri de date. Această separare poate fi realizată folosind diferite tehnici în funcție de mediul de transmisie, cum ar fi utilizarea diferitelor fibre optice, elemente de antenă sau căi acustice.
Canale multiple : Fiecare cale separată spațial reprezintă un canal de comunicare distinct. Aceste canale pot fi utilizate pentru a transmite fluxuri de date independente simultan, fără a interfera unul cu celălalt.
Codificarea și modularea datelor : Înainte de transmitere, datele destinate fiecărui canal sunt supuse unor tehnici de codificare și modulare pentru a le converti într-un format adecvat pentru transmisie pe mediul ales. Aceasta implică de obicei convertirea datelor digitale în semnale analogice modulate la frecvențe specifice sau alte proprietăți potrivite pentru mediul de transmisie.
Transmisie simultană : Odată ce datele sunt codificate și modulate, acestea sunt transmise simultan pe canalele separate spațial. Această transmisie simultană permite creșterea fluxului de date și utilizarea eficientă a resurselor de comunicație disponibile.
Decodare receptor : La capătul de recepție, semnalele de la toate canalele spațiale sunt recepționate și procesate separat. Fiecare canal este demodulat și decodat pentru a recupera fluxurile de date originale. Deoarece canalele sunt separate spațial, există interferențe minime între ele, permițând recuperarea fiabilă a datelor.
Integrarea fluxurilor de date : În cele din urmă, fluxurile de date recuperate de la toate canalele sunt integrate pentru a reconstrui datele originale transmise. Acest proces de integrare depinde de aplicația specifică și poate implica sarcini precum corectarea erorilor, sincronizarea și agregarea datelor.

În general, multiplexarea prin diviziune spațială permite transmiterea simultană a mai multor fluxuri de date independente prin valorificarea separării spațiale, crescând astfel capacitatea și eficiența de comunicare. Este utilizat în mod obișnuit în diferite sisteme de comunicații, inclusiv rețele de fibră optică, comunicații fără fir, comunicații prin satelit și comunicații acustice subacvatice.

“ce este electricitatea monofazată ”

Exemple de multiplexare a diviziunii spațiale

Primul exemplu de SDM este comunicarea celulară, deoarece în această comunicare setul egal de frecvențe purtătoare sunt utilizate din nou în interiorul celulelor care nu sunt apropiate unele de altele.

Comunicare prin fibră optică : În sistemele de comunicații cu fibră optică, mai multe canale pot fi transmise simultan prin aceeași fibră folosind căi spațiale diferite. Fiecare cale spațială poate reprezenta o lungime de undă diferită (Wavelength Division Multiplexing – WDM) sau o stare de polarizare diferită (Polarization Division Multiplexing – PDM). Acest lucru permite creșterea capacității de transmisie a datelor fără a fi nevoie să așezați cabluri fizice suplimentare de fibră.
Sisteme de antene multiple : În comunicațiile fără fir, sistemele cu intrări multiple și ieșiri multiple (MIMO) utilizează mai multe antene atât la emițător, cât și la receptor pentru a îmbunătăți eficiența spectrală. Fiecare pereche de antene formează un canal spațial, iar datele sunt transmise prin aceste canale simultan, crescând efectiv capacitatea conexiunii fără fir.
Comunicare prin satelit : Sistemele de comunicații prin satelit folosesc adesea tehnici SDM pentru a transmite mai multe semnale simultan folosind diferite benzi de frecvență sau căi spațiale. Acest lucru permite o utilizare mai eficientă a resurselor satelitului și un flux de date crescut pentru aplicații precum transmisiunea, serviciile de internet și teledetecția.
Comunicare acustică subacvatică : În mediile subacvatice, undele acustice sunt folosite pentru comunicare datorită capacității lor de a parcurge distanțe lungi. SDM poate fi folosit prin utilizarea mai multor hidrofoane și transmițătoare pentru a crea canale separate spațial, permițând transmiterea simultană a mai multor fluxuri de date și creșterea capacității generale de comunicare.
Interconexiuni de circuite integrate : În cadrul dispozitivelor electronice, cum ar fi procesoarele de computer sau echipamentele de rețea, tehnicile de multiplexare prin diviziune spațială pot fi aplicate pentru a interconecta mai multe componente sau nuclee pe un cip. Prin direcționarea semnalelor prin diferite căi fizice, datele pot fi transmise simultan între diferite unități de procesare, îmbunătățind performanța generală a sistemului și debitul.

Avantaje dezavantaje

The Avantajele multiplexării prin diviziune spațială includ următoarele.

O tehnică SDM îmbunătățește densitatea spațială a fibrei optice în secțiune transversală unitară.
Mărește numărul de canale de transmisie spațială într-o placare comună.
SDM este o combinație de multiplexare FDM sau diviziune de frecvență și TDM sau multiplexarea pe diviziune în timp .
Transmite mesaje cu utilizarea unei anumite frecvențe, astfel încât un anumit canal poate fi utilizat împotriva unei anumite benzi de frecvență pentru o perioadă de timp.
Această tehnică de multiplexare permite pur și simplu unei fibre optice să transmită mai multe semnale care sunt trimise la diferite lungimi de undă, excluzând interferența între ele.
SDM dezvoltă eficiență energetică și permite în mod semnificativ costuri mai mici pentru fiecare bit.
Tehnica SDM îmbunătățește eficiența spectrală pentru fiecare fibră prin simpla multiplexare a semnalelor în modurile LP ortogonale în FMF (fibre cu puține moduri) și fibre multi-core.
Dezvoltarea este destul de simplă și nu sunt necesare componente optice noi fundamentale.
Cea mai bună utilizare a lățimii de bandă.
Frecvența fixă poate fi utilizată din nou în SDM.
SDM poate fi implementat în cabluri optice pure.
Debitul său este extrem de mare datorită cablurilor optice.
Cea mai bună utilizare a frecvenței datorită mai multor tehnici de multiplexare și fibre optice.

The dezavantajele multiplexării prin diviziune spațială includ următoarele.

Costul SDM este încă în creștere semnificativă din cauza îmbunătățirii numărului de canale de transmisie.
Multiplexarea utilizează algoritmi și protocoale complexe pentru a îmbina și a împărți diferitele semnale difuzate. Deci, acest lucru îmbunătățește dificultatea rețelei și face mai dificilă întreținerea și depanarea.
Multiplexarea cauzează interferențe între semnalele difuzate, ceea ce poate deteriora valoarea datelor transmise.
Această tehnică de multiplexare necesită o anumită cantitate de lățime de bandă pentru procedura de multiplexare, care poate scădea cantitatea de lățime de bandă disponibilă pentru transmisia de date reale.
Implementarea și întreținerea acestui multiplexare este costisitoare din cauza complexității și a echipamentului specializat necesar.
Această multiplexare face mai dificilă salvarea datelor transmise, deoarece mai multe semnale sunt trimise deasupra unui canal similar.
În SDM, poate apărea o inferență.
SDM se confruntă cu pierderi de inferență mari.
În SDM, același set de frecvențe sau același set de semnale TDM sunt utilizate în două locuri diferite

Aplicații de multiplexare a diviziunii spațiale

The aplicații ale multiplexării prin diviziune spațială includ următoarele.

Multiplexarea prin diviziune spațială este utilizată în rețelele terestre prin două metode diferite; Componente compatibile cu SDM aranjate atât în cadrul infrastructurilor de transmisie, cât și în cel de comutare (sau) implementare SDM numai în cadrul arhitecturii de comutare.
Tehnica de multiplexare prin diviziune spațială în cadrul comunicațiilor fără fir MIMO și fibra optica comunicarea este folosită pentru a difuza canale independente care sunt separate în spațiu.
SDM este utilizat în rețelele celulare în forma tehnologiei Multiple Input Multiple Output, care utilizează mai multe antene la ambele capete ale transmițătorului și receptorului pentru a spori valoarea, precum și capacitatea legăturii de comunicație.
SDM se referă la o metodă de înțelegere a multiplexării fibrelor optice cu diviziunea spațiului.
Tehnica SDM este utilizată pentru transmisia optică de date oriunde sunt utilizate mai multe canale spațiale, ca în fibrele multi-core.
Tehnica de multiplexare prin diviziune spațială pentru transmisia prin fibră optică ajută la depășirea limitei de capacitate a WDM.
SDM este utilizat în tehnologia GSM.

Astfel, aceasta este o privire de ansamblu asupra multiplexării prin diviziune spațială , lucru, exemple, avantaje, dezavantaje și aplicații. Tehnologia SDM se conformează tendinței de creștere a comunicațiilor OFC sau prin fibră optică. Această tehnică de multiplexare este o inovație majoră și o modalitate dezvoltată de tehnologie OFC. Iată o întrebare pentru tine, ce este multiplexarea pe diviziune în timp sau TDM?