Multiplexing là một kỹ thuật được sử dụng để kết hợp và gửi nhiều luồng dữ liệu qua một phương tiện duy nhất. Quá trình kết hợp các luồng dữ liệu được gọi là Multiplexing và phần cứng được sử dụng để Multiplexing được gọi là bộ Multiplexing.
Các bài viết liên quan:
Multiplexing được thực hiện bằng cách sử dụng một thiết bị gọi là Bộ Multiplexing ( MUX ) kết hợp n dòng đầu vào để tạo ra một dòng đầu ra duy nhất. Multiplexing theo nhiều-một, tức là n dòng đầu vào và một dòng đầu ra.
Việc phân kênh được thực hiện bằng cách sử dụng một thiết bị gọi là Bộ phân kênh ( DEMUX ) có sẵn ở đầu nhận. DEMUX tách một tín hiệu thành các tín hiệu thành phần của nó (một đầu vào và n đầu ra). Do đó, chúng ta có thể nói rằng phân kênh tuân theo cách tiếp cận một-nhiều.
Các bài viết liên quan:
Tại sao lại Multiplexing?
- Phương tiện truyền dẫn được sử dụng để gửi tín hiệu từ người gửi đến người nhận. Phương tiện chỉ có thể có một tín hiệu tại một thời điểm.
- Nếu có nhiều tín hiệu để chia sẻ một phương tiện, thì phương tiện phải được phân chia theo cách mà mỗi tín hiệu được cấp một phần băng thông khả dụng. Ví dụ: Nếu có 10 tín hiệu và băng thông của phương tiện là 100 đơn vị, thì 10 đơn vị được chia sẻ cho mỗi tín hiệu.
- Khi nhiều tín hiệu chia sẻ phương tiện chung, có khả năng xảy ra va chạm. Khái niệm Multiplexing được sử dụng để tránh va chạm như vậy.
- Dịch vụ truyền dẫn rất đắt.
Lịch sử của Multiplexing
- Kỹ thuật Multiplexing được sử dụng rộng rãi trong viễn thông, trong đó một số cuộc gọi điện thoại được thực hiện qua một sợi dây duy nhất.
- Multiplexing bắt nguồn từ điện báo vào đầu những năm 1870 và ngày nay được sử dụng rộng rãi trong truyền thông.
- George Owen Squier đã phát triển kênh Multiplexing điện thoại vào năm 1910.
Khái niệm về Multiplexing
- Các dòng đầu vào ‘n’ được truyền qua một bộ Multiplexing và bộ Multiplexing kết hợp các tín hiệu để tạo thành một tín hiệu tổng hợp.
- Tín hiệu tổng hợp được đưa qua Bộ phân kênh và bộ phân kênh tách một tín hiệu thành các tín hiệu thành phần và chuyển chúng đến các điểm đến tương ứng của chúng.
Xem thêm Kiểm tra lỗ hổng Xác thực yếu hơn trong kênh thay thế
Ưu điểm của Multiplexing:
- Nhiều tín hiệu có thể được gửi qua một phương tiện duy nhất.
- Băng thông của một phương tiện có thể được sử dụng một cách hiệu quả.
Kỹ thuật Multiplexing
Các kỹ thuật Multiplexing có thể được phân loại là:
Multiplexing phân chia theo tần số (FDM)
- Nó là một kỹ thuật tương tự.
- Multiplexing phân chia theo tần số là một kỹ thuật trong đó băng thông khả dụng của một phương tiện truyền dẫn đơn lẻ được chia thành nhiều kênh.
- Trong sơ đồ trên, một phương tiện truyền dẫn đơn được chia thành nhiều kênh tần số và mỗi kênh tần số được cấp cho các thiết bị khác nhau. Thiết bị 1 có kênh tần số nằm trong khoảng từ 1 đến 5.
- Các tín hiệu đầu vào được dịch thành các dải tần bằng cách sử dụng các kỹ thuật điều chế, và chúng được kết hợp bởi một bộ Multiplexing để tạo thành một tín hiệu tổng hợp.
- Mục đích chính của FDM là chia nhỏ băng thông khả dụng thành các kênh tần số khác nhau và phân bổ chúng cho các thiết bị khác nhau.
- Sử dụng kỹ thuật điều chế, các tín hiệu đầu vào được truyền thành các dải tần và sau đó được kết hợp để tạo thành tín hiệu tổng hợp.
- Các sóng mang được sử dụng để điều chế tín hiệu được gọi là sóng mang phụ . Chúng được biểu diễn dưới dạng f1, f2..fn.
- FDM chủ yếu được sử dụng trong các chương trình phát thanh và mạng TV.
Ưu điểm của FDM:
- FDM được sử dụng cho tín hiệu tương tự.
- Quá trình FDM rất đơn giản và dễ dàng điều chế.
- Một số lượng lớn tín hiệu có thể được gửi đồng thời qua FDM.
- Nó không yêu cầu bất kỳ sự đồng bộ hóa nào giữa người gửi và người nhận.
Nhược điểm của FDM:
- Kỹ thuật FDM chỉ được sử dụng khi yêu cầu các kênh tốc độ thấp.
- Nó gặp phải vấn đề xuyên âm.
- Một số lượng lớn các bộ điều chế được yêu cầu.
- Nó yêu cầu một kênh băng thông cao.
Các ứng dụng của FDM:
- FDM thường được sử dụng trong mạng TV.
- Nó được sử dụng trong phát sóng FM và AM. Mỗi đài FM có các tần số khác nhau, và chúng được ghép lại để tạo thành tín hiệu tổng hợp. Tín hiệu Multiplexing được truyền trong không khí.
Multiplexing phân chia theo bước sóng (WDM)
- Multiplexing phân chia theo bước sóng cũng giống như FDM ngoại trừ việc các tín hiệu quang được truyền qua cáp quang.
- WDM được sử dụng trên sợi quang để tăng dung lượng của một sợi quang.
- Nó được sử dụng để tận dụng khả năng tốc độ dữ liệu cao của cáp quang.
- Nó là một kỹ thuật Multiplexing tương tự.
- Các tín hiệu quang học từ các nguồn khác nhau được kết hợp để tạo thành dải ánh sáng rộng hơn với sự trợ giúp của bộ Multiplexing.
- Tại đầu nhận, bộ phân kênh tách các tín hiệu để truyền chúng đến các điểm đến tương ứng của chúng.
- Multiplexing và phân kênh có thể đạt được bằng cách sử dụng lăng kính.
- Prism có thể thực hiện vai trò của bộ Multiplexing bằng cách kết hợp các tín hiệu quang khác nhau để tạo thành tín hiệu tổng hợp và tín hiệu tổng hợp được truyền qua cáp quang.
- Prism cũng thực hiện một hoạt động ngược lại, tức là, phân kênh tín hiệu.
Xem thêm Transport layer trong mô hình OSI
Multiplexing phân chia theo thời gian
- Nó là một kỹ thuật số.
- Trong kỹ thuật Multiplexing phân chia theo tần số, tất cả các tín hiệu hoạt động cùng một lúc với tần số khác nhau, nhưng trong kỹ thuật Multiplexing phân chia theo thời gian, tất cả các tín hiệu hoạt động ở cùng một tần số với thời gian khác nhau.
- Trong kỹ thuật Multiplexing phân chia theo thời gian, tổng thời gian có sẵn trong kênh được phân phối giữa những người dùng khác nhau. Do đó, mỗi người dùng được phân bổ với khoảng thời gian khác nhau được gọi là Khe thời gian mà tại đó dữ liệu sẽ được truyền bởi người gửi.
- Người dùng kiểm soát kênh trong một khoảng thời gian cố định.
- Trong kỹ thuật Multiplexing phân chia theo thời gian, dữ liệu không được truyền đồng thời mà dữ liệu được truyền từng cái một.
- Trong TDM, tín hiệu được truyền dưới dạng khung. Khung chứa chu kỳ các khe thời gian trong đó mỗi khung chứa một hoặc nhiều khe dành riêng cho từng người dùng.
- Nó có thể được sử dụng để Multiplexing cả tín hiệu kỹ thuật số và tín hiệu tương tự nhưng chủ yếu được sử dụng để Multiplexing tín hiệu kỹ thuật số.
Có hai loại TDM:
- TDM đồng bộ
- TDM không đồng bộ
TDM đồng bộ
- TDM đồng bộ là một kỹ thuật trong đó khe thời gian được chỉ định trước cho mọi thiết bị.
- Trong TDM đồng bộ, mỗi thiết bị được cung cấp một số khe thời gian bất kể thiết bị đó có chứa dữ liệu hay không.
- Nếu thiết bị không có bất kỳ dữ liệu nào, thì khe cắm sẽ vẫn trống.
- Trong TDM đồng bộ, tín hiệu được gửi dưới dạng khung. Các khe thời gian được tổ chức dưới dạng khung. Nếu một thiết bị không có dữ liệu cho một khe thời gian cụ thể, thì khe trống sẽ được truyền.
- TDM đồng bộ phổ biến nhất là Multiplexing T-1, Multiplexing ISDN và Multiplexing SONET.
- Nếu có n thiết bị, thì có n khe.
Khái niệm về TDM đồng bộ
Trong hình trên, kỹ thuật TDM đồng bộ được thực hiện. Mỗi thiết bị được phân bổ với một số khe thời gian. Các khe thời gian được truyền đi bất kể người gửi có dữ liệu để gửi hay không.
Nhược điểm của TDM đồng bộ:
- Dung lượng của kênh không được sử dụng hết vì các khe trống cũng được truyền mà không có dữ liệu. Trong hình trên, khung đầu tiên được lấp đầy hoàn toàn, nhưng trong hai khung cuối cùng, một số khe trống. Do đó, có thể nói dung lượng của kênh chưa được sử dụng hiệu quả.
- Tốc độ của phương tiện truyền dẫn phải lớn hơn tổng tốc độ của các dòng đầu vào. Một cách tiếp cận thay thế cho TDM đồng bộ là Multiplexing phân chia theo thời gian không đồng bộ.
TDM không đồng bộ
- TDM không đồng bộ còn được gọi là TDM thống kê.
- TDM không đồng bộ là một kỹ thuật trong đó các khe thời gian không cố định như trong trường hợp TDM đồng bộ. Các khe thời gian chỉ được phân bổ cho những thiết bị có dữ liệu để gửi. Do đó, chúng ta có thể nói rằng bộ Multiplexing phân chia theo thời gian không đồng bộ chỉ truyền dữ liệu từ các máy trạm đang hoạt động.
- Kỹ thuật TDM không đồng bộ phân bổ động các khe thời gian cho các thiết bị.
- Trong TDM không đồng bộ, tổng tốc độ của các dòng đầu vào có thể lớn hơn dung lượng của kênh.
- Bộ Multiplexing Phân chia thời gian không đồng bộ chấp nhận các luồng dữ liệu đến và tạo một khung chỉ chứa dữ liệu không có vùng trống.
- Trong TDM không đồng bộ, mỗi vị trí chứa một phần địa chỉ xác định nguồn dữ liệu.
- Sự khác biệt giữa TDM không đồng bộ và TDM đồng bộ là nhiều khe cắm trong TDM đồng bộ không được sử dụng, nhưng trong TDM không đồng bộ, các khe cắm được sử dụng đầy đủ. Điều này dẫn đến thời gian truyền nhỏ hơn và sử dụng hiệu quả dung lượng của kênh.
- Trong TDM đồng bộ, nếu có n thiết bị gửi, thì có n khe thời gian. Trong TDM không đồng bộ, nếu có n thiết bị gửi, thì có m khe thời gian trong đó m nhỏ hơn n ( m <n ).
- Số lượng khe trong một khung phụ thuộc vào phân tích thống kê về số lượng dòng đầu vào.
Khái niệm về TDM không đồng bộ
Trong sơ đồ trên, có 4 thiết bị, nhưng chỉ có hai thiết bị đang gửi dữ liệu, tức là A và C. Do đó, dữ liệu của A và C chỉ được truyền qua đường truyền.
Khung của sơ đồ trên có thể được biểu diễn như sau:
Hình trên cho thấy phần dữ liệu chứa địa chỉ để xác định nguồn của dữ liệu.
