FDM, TDM и WDM: объяснение технологии мультиплексирования

Что такое технология мультиплексирования?

Основная цель мультиплексирования — предоставить возможность нескольким независимым сигналам совместно использовать один и тот же канал передачи. Выбор различных «размеров/параметров» для изоляции сигналов повышает эффективность использования канала. В волоконно-оптической связи его также часто рассматривают как ключевое средство расширения пропускной способности существующей волоконно-оптической инфраструктуры. Наиболее часто используемыйметоды мультиплексированиявключатьМультиплексирование с частотным разделением (FDM), Мультиплексирование с временным разделением (TDM), иМультиплексирование с разделением по длине волны (WDM). Мы сосредоточимся на -углубленном освещении этих технологий.

Ключевые различия

Различия междуМультиплексирование с частотным разделением (FDM), Мультиплексирование с временным разделением (TDM), иМультиплексирование с разделением по длине волны (WDM)можно понять через концепцию «разделения ресурсов»:

FDM (мультиплексирование с частотным разделением каналов): делит общую полосу пропускания на несколько частотных интервалов, при этом каждый сигнал передается одновременно в своем собственном частотном диапазоне.

TDM (мультиплексирование с временным разделением): Делит процесс передачи на последовательные временные интервалы/слоты, при этом каждый сигнал отправляется последовательно в соответствии с временными интервалами; каждый может использовать всю пропускную способность в течение своего временного интервала.

WDM (мультиплексирование с разделением по длине волны): Использует разные длины волн (оптические несущие) в одном и том же оптическом волокне для передачи разных каналов, обеспечивая параллельную передачу нескольких оптических сигналов. Этот подход аналогичен концепции разделения частот, но несущая среда является легкой.

Что такое ФДМ?

ФДМ— это типичный метод «разделения каналов»: он разделяет полосу пропускания канала на несколько логических под-каналов, при этом каждый сигнал назначается определенной полосе частот и передается в соответствующий под-канал посредством фильтрации, модуляции и других методов. Чтобы уменьшить взаимные помехи между соседними под-каналами, инженерная практика обычно использует защитные полосы для изоляции полос частот.

Типичные применения: ФДМшироко используется в телевещании, транспондерах спутниковой связи и между-линиях в традиционных телефонных сетях. Основное преимущество этой технологии заключается в том, что все каналы могут передавать одновременно и непрерывно, не требуя точной временной синхронизации, но из-за необходимости использования защитных полос и сложных фильтров использование спектра относительно низкое.
 

Что такое ТДМ?

ТДМотображает несколько сигналов в разные временные позиции: передатчик делит временные кадры на несколько временных интервалов, при этом каждая услуга отправляется в соответствии с последовательностью слотов; получатель восстанавливает каждый поток данных в соответствии с теми же правилами синхронизации.

Оптическое мультиплексирование с временным разделением (OTDM), обычно встречающийся в оптической связи, является вариантомТДМ. Он использует возможность временного разрешения оптических импульсов для чередования нескольких низкоскоростных оптических каналов в пределах фиксированного тактового цикла, тем самым увеличивая эффективную скорость передачи. Однако по мере сужения импульсов и увеличения расстояния дисперсия и другие проблемы становятся более заметными, требуя соответствующих компенсационных мер.

Типичные применения: технология TDMшироко применяется в цифровых телефонных линиях T1/E1, GSM и других мобильных сетях 2G, системах спутниковой связи TDMA и синхронных оптических сетях SONET/SDH. Основное преимуществоТДМОтсутствие перекрестных помех между каналами и полное использование всей полосы пропускания делает его особенно подходящим для передачи цифровых сигналов, хотя и требует точной синхронизации по времени.
 

Что такое ВДМ?

Мультиплексирование с разделением по длине волны (WDM)реализует "параллелизм на основе длины волны" в оптическом волокне, объединяя несколько оптических несущих с разными длинами волн в одно волокно для передачи, а затем разделяя их по длинам волн на другом конце. Важной инженерной характеристикой является то, что каждый канал длины волны может в значительной степени обеспечить развязку протокола и скорости.

Два общихВДМсистемыКВДМиДВДМ (Плотное мультиплексирование с разделением по длине волны). Они используют один и тот же принцип, но различаются в основном расстоянием между длинами волн, количеством доступных каналов и зависимостью от возможностей усиления в оптической области.

Подход к расширению мощностейВДМобычно более детализирован: каналы длины волны могут быть добавлены по мере необходимости для увеличения пропускной способности. Однако это также означает увеличение мультиплексирования/демультиплексирования, устройств управления оптической мощностью и инженерной сложности с соответствующим увеличением сложности системы и эксплуатационных требований.
 

Параллельное--стороннее сравнение FDM, TDM и WDM

Заключение

ФДМподходит для сценариев «разделения частотных каналов», при этом инженеры уделяют особое внимание изоляции полос частот и реализации фильтров.

ТДМболее тесно согласуется с временной организацией цифровых систем, с более сильной зависимостью от структур синхронизации, кадров и временных интервалов.

ВДМявляется одним из наиболее распространенных подходов к расширению мощностей воптоволоконные сети, что значительно повышает пропускную способность одного-волокна за счет параллельности длин волн. В реальных оптических сетях принято комбинировать несколько методов мультиплексирования для достижения лучших результатов передачи и развития.