ריבוי חלוקת זמן: דיאגרמת בלוקים, עבודה, הבדלים ויישומיו

מדיום יכול לשאת רק אות בודד בכל שנייה בזמן. כדי לשדר אותות מרובים כדי לשדר מדיום, יש להפריד את המדיום על ידי מתן לכל אות קטע של כל רוחב הפס. זה יכול להיות אפשרי באמצעות טכניקת ריבוי. רִבּוּב היא טכניקה המשמשת לשילוב אותות שונים לאות בודד באמצעות מדיום משותף. ישנם סוגים שונים של טכניקות ריבוי כמו TDM, FDM, CDMA ו-WDM המשמשות במערכות העברת נתונים. מאמר זה דן בסקירה כללית של אחד מסוגי טכניקות ריבוי כמו ריבוי חלוקת זמן אשר ידוע גם בשם TDM.

מהי ריבוי חלוקת זמן?

ההגדרה של ריבוי חלוקת זמן או TDM היא; טכניקת ריבוי המשמשת להעברת שני אותות דיגיטליים זורמים ומעלה מעל ערוץ משותף. בסוג זה של טכניקת ריבוי, האותות הנכנסים מופרדים למשבצות זמן שוות באורך קבוע. לאחר ביצוע ריבוי, אותות אלה נשלחים על מדיום משותף ולאחר ביטול ריבוי, הם מורכבים מחדש לפורמט המקורי שלהם.

תרשים בלוקים של ריבוי חלוקת זמן

דיאגרמת בלוקים של ריבוי חלוקת זמן מוצגת להלן העושה שימוש בשני החלקים של המשדר והמקלט. עבור העברת נתונים, טכניקת הריבוי המנצלת ביעילות את כל הערוץ נקראת לפעמים PAM/TDM מכיוון; מערכת TDM משתמשת ב-PAM. אז בטכניקת אפנון זו, כל פולס מחזיק פרק זמן קצר כלשהו על ידי מתן אפשרות שימוש מקסימלי בערוץ.

בתרשים בלוקים של TDM לעיל, יש את מספר ה-LPFs בתחילת המערכת על סמך ה-No. של כניסות נתונים. ביסודו של דבר, מסנני מעבר נמוך אלה הם מסננים נגד כינוי המסירים את הכינוי של אות i/p הנתונים. לאחר מכן, הפלט של ה-LPF ניתן לקומוטטור. על פי הסיבוב של הקומוטטור, דגימות קלט הנתונים נאספות דרכו. כאן, קצב הסיבוב של הקומוטטור הוא 'fs' ולכן הוא מציין את תדירות הדגימה של המערכת.

נניח שיש לנו 'n' כניסות נתונים, ואז לפי המהפכה בזו אחר זו, כניסות הנתונים הללו יקבלו מרובה וישודרו מעל הערוץ המשותף. בקצה המקלט של המערכת, נעשה שימוש ב-decommutator המסונכרן בקצה המשדר על-ידי ה-commutator. אז ה-de-commutator l הזה בקצה המקבל מחלק את האות המרובב של חלוקת הזמן.

במערכת לעיל, הקומוטטור וה-de-commutator צריכים להיות בעלי אותה מהירות סיבוב על מנת שיהיה דימולטיפלקס מדויק של האות בקצה המקלט. בהתבסס על המהפכה שבוצעה באמצעות ה-decommutator, הדגימות נאספות דרך ה- LPF & קלט הנתונים בפועל במקלט משוחזר.

אז תן לתדר המקסימלי של האות 'fm' ותדר הדגימה 'fs'

fs ≥ 2fm

לכן, משך הזמן בין דגימות עוקבות ניתן כ,

Ts = 1/fs

אם ניקח בחשבון שישנם 'N' ערוצי קלט, אזי נאסף דגימה בודדת מכל אחת מהדגימות 'N'. לכן, כל מרווח ייתן לנו דגימות 'N' וניתן לכתוב את המרווח בין השניים כ-Ts/N.

אנו יודעים שבעצם תדירות הפולסים היא מספר הפולסים לכל שנייה שניתן כ
תדירות הדופק = 1/רווח בין שתי דגימות

= 1/Ts/N =.N/Ts

אנו יודעים ש- Ts = 1/fs, המשוואה לעיל תהפוך ל-;

= N/1/fs = Nfs.

עבור אות ריבוי חלוקת זמן, הדופק עבור כל שנייה הוא קצב האיתות המסומן ב-'r'. כך,

r = Nfs

כיצד פועלת ריבוי חלוקת זמן?

שיטת ריבוי חלוקת זמן פועלת על ידי הצבת מספר זרמי נתונים בתוך אות בודד על ידי חלוקת האות למקטעים שונים, כאשר לכל מקטע יש זמן קצר מאוד. כל זרם נתונים בודד בקצה המקבל מורכב מחדש בהתאם לתזמון.

בתרשים ה-TDM הבא, כאשר שלושת המקורות A, B ו-C רוצים לשלוח נתונים דרך מדיום משותף, ניתן להפריד את האות משלושת המקורות הללו למסגרות שונות כאשר לכל מסגרת יש את משבצת הזמן הקבועה שלה.

במערכת TDM לעיל, שלוש יחידות מכל מקור נלקחות בחשבון היוצרות את האות בפועל במשותף.

מסגרת נאספת עם יחידה אחת של כל מקור שמועברת בכל פעם. כאשר יחידות אלו שונות לחלוטין זו מזו, ניתן להסיר את סיכויי ערבוב האותות הניתנים למניעה. ברגע שמסגרת משודרת מעל משבצת זמן מסוימת, המסגרת השנייה משתמשת בערוץ דומה כדי לשדר ובהמשך התהליך הזה חוזר על עצמו עד להשלמת השידור.

סוגי ריבוי חלוקת זמן

ישנם שני סוגים של ריבוי חלוקת זמן; TDM סינכרוני ו-TDM אסינכרוני.

TDM סינכרוני

הקלט הוא סינכרוני של חלוקת זמן ריבוב פשוט מחובר למסגרת. ב-TDM, אם יש 'n' חיבורים, ניתן להפריד את המסגרת ל'n' משבצות זמן. לכן, כל משבצת פשוט מוקצה לכל שורת קלט. בשיטה זו, קצב הדגימה מוכר לכל האותות, וכך ניתן קלט שעון דומה. ה-mux מקצה את אותו חריץ לכל מכשיר בכל עת.

היתרונות של TDM סינכרוני כוללים בעיקר; הסדר נשמר ואין צורך בנתוני מענה. החסרונות של TDM סינכרוני כוללים בעיקר; הוא זקוק לקצב סיביות גבוה ואם אין אות קלט בערוץ בודד מכיוון שמשבצת זמן קבועה מוקצה לכל ערוץ, אזי משבצת הזמן של הערוץ הספציפי הזה לא מכילה נתונים ויש בזבוז רוחב פס.

TDM אסינכרוני

TDM אסינכרוני ידוע גם בשם Statistical TDM שהוא סוג של TDM שבו מסגרת o/p אוספת מידע ממסגרת הקלט עד שהיא מתמלאת אך לא עוזבת חריץ לא מלא כמו ב- Synchronous TDM. בסוג זה של ריבוי, עלינו לכלול את הכתובת של נתונים מסוימים בתוך החריץ המועבר למסגרת הפלט. סוג זה של TDM יעיל מאוד מכיוון שהקיבולת של הערוץ מנוצלת לחלוטין ומשפרת את היעילות של רוחב הפס.

היתרונות של TDM אסינכרוני כוללים בעיקר; המעגלים שלו אינם מורכבים, נעשה שימוש בקישור תקשורת בקיבולת נמוכה, אין בעיית הצלבה חמורה, אין עיוות תיווך ולכל ערוץ נעשה שימוש ברוחב הפס המלא של הערוץ. החסרונות של TDM אסינכרוני כוללים בעיקר; הוא זקוק למאגר, גדלי המסגרת שונים ונדרשים נתוני כתובת.

הבדל חלוקת זמן ב-B/W מול ריבוי חלוקת זמן

ההבדל בין TDM ל-TDMA נדון להלן.

יתרונות וחסרונות

היתרונות של ריבוי חלוקת זמן כוללים את הדברים הבאים.

• עיצוב המעגל של TDM הוא פשוט.
• TDM משתמש ברוחב הפס הכולל של הערוץ להעברת אותות.
• ב-TDM, בעיית עיוות התיווך לא קיימת.
• מערכות TDM גמישות מאוד בהשוואה ל-FDM.
• עבור כל ערוץ, נעשה שימוש ברוחב הפס המלא של הערוץ הזמין.
• לפעמים, חפיפת דופק עלולה לגרום לדיבור צולב, אולם ניתן להפחית אותה באמצעות זמן השמירה.
• בריבוי זה, שידור אות לא רצוי בין ערוצי תקשורת מתרחש לעתים רחוקות.

החסרונות של ריבוי חלוקת זמן כוללים את הדברים הבאים.

• שני קטעי השידור והקבלה צריכים להיות מסונכרנים כראוי כדי לקבל שידור וקליטת אותות נכונים.
• TDM מורכב ליישום.
• בהשוואה ל-FDM, לריבוי זה יש חביון נמוך יותר.
• מערכות TDM דורשות התייחסות לנתונים ולמאגר.
• הערוצים של ריבוי זה עלולים להיות מותשים בגלל דהייה איטית של פס צר.
• ב-TDM, הסנכרון מאוד משמעותי.
• ב-TDM, מידע חיץ וכתובת נחוצים.

יישומים/שימושים

היישומים של ריבוי חלוקת זמן נדונים להלן.

• TDM מנוצל בקווי טלפון של רשתות דיגיטליות של Integrated Services.
• ריבוי זה מיושם ברשתות טלפון עם מיתוג ציבורי (PSTN) ו-SONET (רשת אופטית סינכרונית).
• TDM ישים במערכות טלפון.
• TDM משמש בקווי טלפון קוויים.
• מוקדם יותר, טכניקת ריבוי זו משמשת בטלגרף.
• TDM משמש במכשירי רדיו סלולריים, מערכות גישה לווייניות ומערכות ערבוב אודיו דיגיטליות.
• TDM היא הטכניקה הנפוצה ביותר בשימוש במערכות תקשורת סיבים אופטיים/העברת נתונים אופטיים.
• TDM משמש לאותות אנלוגיים ודיגיטליים כאשר מספר ערוצים עם פחות מהירות פשוט מוכפלים לערוצים במהירות גבוהה משמשים לשידור.
• הוא משמש ברדיו סלולרי, תקשורת דיגיטלית & מערכת תקשורת לוויינית .

לפיכך, זהו סקירה כללית של ריבוי חלוקת זמן או TDM המשמש להעברת אותות מרובים מעל אותו מדיום משותף פשוט על ידי הקצאת מרווח זמן מוגבל לכל אות. בדרך כלל, נעשה שימוש בסוג זה של ריבוי מערכות דיגיטליות ששולחות או קולטות פס פס דיגיטלי או אותות דיגיטליים המועברים על גבי ספקים אנלוגיים ומנוצלים על ידי מערכות שידור אופטיות כמו SDH (היררכיה דיגיטלית סינכרונית) ו-PDH (היררכיה דיגיטלית פלסיוכרונית). הנה שאלה בשבילך, מה זה FDM?