Войти
Мультиплексирование с временным разделением (TDM ) - это метод передачи и приема независимых сигналов по общий путь прохождения сигнала посредством синхронизированных переключателей на каждом конце линии передачи, так что каждый сигнал появляется на линии только часть времени в чередующемся шаблоне. Этот метод передает два или более цифровых сигнала или аналоговых сигналов по общему каналу. Его можно использовать, когда скорость передачи среды передачи превышает скорость передачи сигнала. Эта форма сигнала мультиплексирования была разработана в телекоммуникациях для телеграфных систем в конце 19 века, но нашла свое наиболее распространенное применение в цифровых телефония во второй половине 20 века.
Телеграфный мультиплексор, с 1922 года Britannica Мультиплексирование с временным разделением было впервые разработано для приложений в телеграфии для одновременной маршрутизации нескольких передач по одной линии передачи. В 1870-х годах Эмиль Бодо разработал систему мультиплексирования по времени, состоящую из нескольких телеграфных машин Хьюза.
В 1944 году британская армия использовала беспроводной набор № 10 для мультиплексирования 10 телефонных разговоров через микроволновый ретранслятор на расстояние до 50 миль. Это позволило полевым командирам поддерживать связь с штабом в Англии через Ла-Манш.
. В 1953 году RCA Communications ввела в коммерческую эксплуатацию 24-канальный TDM для передачи аудиоинформации между объектами RCA на Брод-стрит., Нью-Йорк, их передающая станция в Роки-Пойнт и приемная станция в Риверхеде, Лонг-Айленд, Нью-Йорк. Связь осуществлялась через микроволновую систему по всему Лонг-Айленду. Экспериментальная система TDM была разработана RCA Laboratories между 1950 и 1953 годами.
В 1962 году инженеры Bell Labs разработали первые банки каналов D1, которые объединяли 24 оцифрованных голосовых вызова по четырехпроводной медной магистрали между Bell центральный офис аналоговые переключатели. Банк каналов разделил цифровой сигнал 1,544 Мбит / с на 8000 отдельных кадров, каждый из которых состоит из 24 смежных байтов. Каждый байт представляет собой одиночный телефонный звонок, закодированный в сигнал постоянной скорости передачи 64 кбит / с. Банки каналов использовали фиксированную позицию (временное выравнивание) одного байта в кадре для идентификации вызова, которому он принадлежал.
Мультиплексирование с временным разделением используется в основном для цифровых, но может применяться в аналоговом мультиплексировании, в котором передаются два или более сигналов или битовых потоков, появляющихся одновременно как подканалы в одном канале связи, но физически переключаются на канал. Временная область разделена на несколько повторяющихся временных интервалов фиксированной длины, по одному для каждого подканала. Байт выборки или блок данных подканала 1 передается во временном интервале 1, подканал 2 - во временном интервале 2 и т. Д. Один кадр TDM состоит из одного временного интервала на каждый подканал плюс синхронизация. канал, а иногда и канал исправления ошибок перед синхронизацией. После последнего подканала, исправления ошибок и синхронизации цикл начинается заново с нового кадра, начиная со второй выборки, байта или блока данных из подканала 1 и т. Д.
TDM можно расширить до временного разделения схема множественного доступа (TDMA), где несколько станций, подключенных к одной и той же физической среде, например, совместно использующие один и тот же канал частота, могут обмениваться данными. Примеры приложений:
В сетях с коммутацией каналов, таких как телефонная сеть общего пользования (PSTN), желательно передавать множественные вызовы абонентов через одну и ту же среду передачи, чтобы эффективно использовать полосу пропускания среды. TDM позволяет передающим и принимающим телефонным коммутаторам создавать каналы (трибуны) в потоке передачи. Стандартный речевой сигнал DS0 имеет скорость передачи данных 64 кбит / с. Схема TDM работает с гораздо более высокой полосой пропускания сигнала, что позволяет разделить полосу пропускания на временные кадры (временные интервалы) для каждого речевого сигнала, который мультиплексируется на линию передатчиком. Если кадр TDM состоит из n голосовых кадров, ширина полосы пропускания линии равна n * 64 кбит / с.
Каждый временной интервал голоса в кадре TDM называется каналом. В европейских системах стандартные кадры TDM содержат 30 цифровых голосовых каналов (E1), а в американских системах (T1) - 24 канала. Оба стандарта также содержат дополнительные биты (или временные интервалы битов) для битов сигнализации и синхронизации.
Мультиплексирование более 24 или 30 цифровых голосовых каналов называется мультиплексированием более высокого порядка. Мультиплексирование более высокого порядка достигается путем мультиплексирования стандартных кадров TDM. Например, европейский 120-канальный TDM-кадр формируется путем мультиплексирования четырех стандартных 30-канальных TDM-кадров. При каждом мультиплексировании более высокого порядка объединяются четыре кадра TDM из непосредственного более низкого порядка, создавая мультиплексы с полосой пропускания n * 64 кбит / с, где n = 120, 480, 1920 и т. Д.
Существует три типа синхронного TDM: T1, SONET / SDH и ISDN.
Плезиохронная цифровая иерархия (PDH) была разработана как стандарт для мультиплексирования кадров более высокого порядка. PDH создал большее количество каналов путем мультиплексирования стандартных европейских 30-канальных кадров TDM. Некоторое время это решение работало; однако PDH страдает несколькими присущими ему недостатками, которые в конечном итоге привели к развитию Синхронной цифровой иерархии (SDH). Требования, которые привели к развитию SDH, заключались в следующем:
SDH стал основным протоколом передачи в большинстве сетей PSTN. Он был разработан для обеспечения возможности мультиплексирования потоков 1,544 Мбит / с и выше для создания более крупных кадров SDH, известных как синхронные транспортные модули (STM). Кадр STM-1 состоит из более мелких потоков, которые мультиплексируются для создания кадра 155,52 Мбит / с. SDH также может мультиплексировать кадры на основе пакетов, например Ethernet, PPP и ATM.
Хотя SDH считается протоколом передачи (уровень 1 в эталонной модели OSI ), он также выполняет некоторые функции переключения, как указано в третьем требовании, указанном выше. Наиболее распространены следующие сетевые функции SDH:
Сетевые функции SDH соединяются с помощью высокоскоростного оптического волокна. Оптическое волокно использует световые импульсы для передачи данных и поэтому работает очень быстро. В современной оптоволоконной передаче используется мультиплексирование с разделением по длине волны (WDM), при котором сигналы, передаваемые по оптоволокну, передаются на разных длинах волн, создавая дополнительные каналы для передачи. Это увеличивает скорость и пропускную способность канала, что, в свою очередь, снижает как единичные, так и общие затраты.
Статистическое мультиплексирование с временным разделением (STDM) - это расширенная версия TDM, в котором адрес терминала и сами данные передаются вместе для лучшей маршрутизации. Использование STDM позволяет разделить полосу пропускания по одной линии. Многие колледжи и корпоративные городки используют этот тип TDM для распределения полосы пропускания.
На 10-мегабитной линии, входящей в сеть, STDM может использоваться для предоставления 178 терминалам выделенного соединения 56k (178 * 56k = 9.96Mb). Однако более распространенное использование - предоставить полосу пропускания только тогда, когда она необходима. STDM не резервирует временной интервал для каждого терминала, скорее он назначает интервал, когда терминал требует, чтобы данные были отправлены или приняты.
В своей первичной форме TDM используется для режима канала связи с фиксированным количеством каналов и постоянной полосой пропускания на канал. Резервирование полосы пропускания отличает мультиплексирование с временным разделением от статистического мультиплексирования, такого как статистическое мультиплексирование с временным разделением. В чистом TDM временные интервалы повторяются в фиксированном порядке и заранее распределяются по каналам, а не планируются по каждому пакету.
В динамическом TDMA алгоритм планирования динамически резервирует переменное количество временных интервалов в каждом кадре для потоков данных с переменной скоростью передачи данных в зависимости от потребности трафика каждый поток данных. Динамический TDMA используется в:
Асинхронное мультиплексирование с временным разделением (ATDM) - альтернативная номенклатура, в которой STDM обозначает синхронное мультиплексирование с временным разделением, более старый метод, использующий фиксированные временные интервалы.
Эта статья включает материалы общественного достояния из документа Управления общего обслуживания : «Федеральный стандарт 1037C». (в поддержку MIL-STD-188 )