FDM, TDM și WDM: Tehnologia de multiplexare explicată

Ce este tehnologia de multiplexare?

Obiectivul principal al multiplexării este de a permite mai multor semnale independente să partajeze același canal de transmisie. Prin selectarea diferitelor „dimensiuni/parametri” pentru a izola semnalele, îmbunătățește utilizarea legăturii. În comunicațiile cu fibră optică, este, de asemenea, privită în mod obișnuit ca un mijloc cheie de extindere a capacității infrastructurii existente de fibră. Cel mai des folosittehnici de multiplexareincludeMultiplexare prin diviziune în frecvență (FDM), Multiplexare pe diviziune în timp (TDM), șiMultiplexarea cu diviziunea în lungime de undă (WDM). Ne vom concentra pe furnizarea-de acoperire în profunzime a acestor tehnologii.

Diferențele cheie

Diferentele intreMultiplexare prin diviziune în frecvență (FDM), Multiplexare pe diviziune în timp (TDM), șiMultiplexarea cu diviziunea în lungime de undă (WDM)poate fi înțeles prin conceptul de „partiționare a resurselor”:

FDM (Multiplexare cu diviziune în frecvență): Împarte lățimea de bandă totală în mai multe intervale de frecvență, fiecare semnal fiind transmis simultan în propria sa bandă de frecvență.

TDM (multiplexarea pe diviziune în timp): Împarte procesul de transmisie în intervale de timp/slot consecutive, fiecare semnal fiind trimis secvenţial în funcţie de intervale de timp; fiecare poate folosi toată lățimea de bandă în timpul propriului interval de timp.

WDM (multiplexarea cu diviziunea lungimii de undă): Folosește lungimi de undă diferite (purtători optici) pe aceeași fibră optică pentru a transporta canale diferite, permițând transmiterea paralelă a mai multor semnale optice. Această abordare este similară cu conceptul de divizare a frecvenței, dar mediul purtător este ușor.

Ce este FDM?

FDMeste o metodă tipică de „diviziune a canalelor”: împarte lățimea de bandă a conexiunii în mai multe sub-canale logice, fiecare semnal fiind atribuit unei anumite benzi de frecvență și transferat la sub-canalul corespunzător prin filtrare, modulare și alte tehnici. Pentru a reduce interferența reciprocă între sub-canale adiacente, practica inginerească folosește de obicei benzi de gardă pentru a izola benzile de frecvență.

Aplicații tipice: FDMeste utilizat pe scară largă în televiziune, transpondere de comunicații prin satelit și linii{0}}pe distanțe lungi în rețelele telefonice tradiționale. Principalul avantaj al acestei tehnologii este că toate canalele pot transmite simultan și continuu fără a necesita sincronizare precisă a timpului, dar datorită necesității benzilor de protecție și a filtrelor complexe, utilizarea spectrului este relativ scăzută.
 

Ce este TDM?

TDMmapează semnale multiple la diferite poziții de timp: transmițătorul împarte intervalele de timp în mai multe intervale de timp, fiecare serviciu fiind trimis în funcție de secvența slotului; receptorul restabilește fiecare flux de date conform acelorași reguli de sincronizare.

Multiplexare optică pe diviziune în timp (OTDM), întâlnită frecvent în comunicațiile optice, este o variantă aTDM. Utilizează capacitatea de rezoluție în timp a impulsurilor optice pentru a intercala mai multe canale optice cu viteză redusă-în cadrul unui ciclu de ceas fix, crescând astfel rata efectivă de transmisie. Cu toate acestea, pe măsură ce pulsurile se îngustează și distanța crește, dispersia și alte probleme devin mai proeminente, necesitând măsuri de compensare corespunzătoare.

Aplicații tipice: Tehnologia TDMeste aplicat pe scară largă în liniile telefonice digitale T1/E1, GSM și alte rețele mobile 2G, sisteme de comunicații prin satelit TDMA și rețele optice sincrone SONET/SDH. Principalul avantaj alTDMeste absența diafoniei între canale și utilizarea completă a întregii lățimi de bandă, ceea ce îl face deosebit de potrivit pentru transmisia semnalului digital, deși necesită o sincronizare precisă a timpului.
 

Ce este WDM?

Multiplexarea cu diviziunea în lungime de undă (WDM)implementează „paralelismul bazat pe lungime de undă-” pe fibra optică, combinând mai mulți purtători optici de lungimi de undă diferite în aceeași fibră pentru transmisie, apoi separându-i după lungimea de undă la celălalt capăt. O caracteristică inginerească importantă este că fiecare canal de lungime de undă poate realiza în mare măsură decuplarea protocolului și a ratei.

Două comuneWDMsistemele suntCWDMşiDWDM (Multiplexare cu diviziune densă a lungimii de undă). Ele împărtășesc același principiu, dar diferă în principal în ceea ce privește distanța dintre lungimi de undă, numărul de canale disponibile și dependența de capacitățile de amplificare a domeniului optic.

Abordarea extinderii capacității aWDMeste de obicei mai granulară: canalele de lungime de undă pot fi adăugate după cum este necesar pentru a crește capacitatea. Cu toate acestea, aceasta înseamnă, de asemenea, multiplexare/demultiplexare crescută, dispozitive de gestionare a puterii optice și complexitate inginerească, cu creșteri corespunzătoare ale complexității sistemului și ale cerințelor operaționale.
 

Comparație-alătură-FDM, TDM și WDM

Concluzie

FDMeste potrivit pentru scenariile „diviziunea canalului benzii de frecvență”, cu accent pe inginerie pe izolarea benzii de frecvență și implementarea filtrului.

TDMse aliniază mai strâns cu organizarea temporală a sistemelor digitale, cu o dependență mai puternică de structurile de sincronizare, cadre și intervale de timp.

WDMeste una dintre cele mai comune abordări de extindere a capacității înrețele de fibră optică, îmbunătățind în mod semnificativ capacitatea de transport a unei-fibre unice prin paralelismul lungimii de undă. În rețelele optice reale, este obișnuit să se combine mai multe metode de multiplexare pentru a obține rezultate mai bune de transmisie și evoluție.