Pemultipleksan Bahagian Ruang : Gambar rajah, Kerja, Kelebihan, Kelemahan & Aplikasinya

Multiplexing dalam rangkaian telekomunikasi dan komputer ialah sejenis teknik yang digunakan untuk menggabungkan & menghantar banyak isyarat data ke seluruh medium tunggal. Di dalam pemultipleksan kaedah, pemultipleks Perkakasan (MUX) memainkan peranan penting dalam mencapai pemultipleksan dengan menggabungkan baris input 'n' untuk menjana satu baris keluaran. Jadi kaedah ini mengikut terutamanya konsep banyak-ke-satu yang bermaksud talian-n-input dan talian keluaran tunggal. Terdapat pelbagai jenis teknik pemultipleksan seperti; FDM, TDM, CDM , SDM & OFDM. Artikel ini memberikan maklumat ringkas tentang salah satu jenis teknik pemultipleksan seperti; pemultipleksan pembahagian angkasa atau SDM.

Apakah itu Space Division Multiplexing (SDM)?

Teknik pemultipleksan dalam wayarles sistem perhubungan digunakan untuk meningkatkan kapasiti sistem dengan hanya mengeksploitasi pemisahan fizikal pengguna dikenali sebagai pemultipleksan pembahagian ruang atau pemultipleksan pembahagian ruang (SDM). Dalam teknik pemultipleksan ini, beberapa antena digunakan pada kedua-dua hujung pemancar & penerima untuk membuat saluran komunikasi selari. Saluran komunikasi ini adalah bebas antara satu sama lain, yang membolehkan beberapa pengguna menghantar data secara serentak dalam jalur frekuensi yang sama kecuali gangguan.

Kapasiti sistem komunikasi tanpa wayar boleh dipertingkatkan dengan hanya memasukkan lebih banyak antena untuk membentuk lebih banyak saluran bebas. Teknik pemultipleksan ini biasa digunakan dalam sistem komunikasi tanpa wayar seperti; Wi-Fi, sistem komunikasi satelit & rangkaian selular.

SDM dalam Contoh Kabel Optik Kapal Selam

Pemultipleksan pembahagian ruang dalam aplikasi kabel optik dasar laut dibahagikan kepada tiga sistem penghantaran; gentian teras tunggal C-band, gentian teras tunggal C+L-band & gentian berbilang teras penghantaran C-band. Tiga rajah laluan cahaya sistem penghantaran ditunjukkan di bawah.

Jalur C gentian teras tunggal dalam sistem penghantaran kabel optik dasar laut hanya dilengkapi dengan peralatan EDFA untuk menambah baik isyarat. EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier) ​​adalah salah satu jenis OFA iaitu penguat optik melalui ion erbium yang termasuk dalam teras gentian optik. EDFA mempunyai beberapa ciri seperti; hingar rendah, keuntungan tinggi & bebas polarisasi. Ia menguatkan isyarat optik dalam jalur 1.55 μm (atau) 1.58 μm.

Sistem penghantaran C+L-band teras tunggal memerlukan dua EDFA untuk menambah baik dua isyarat jalur secara sepadan. Sistem penghantaran C-band gentian berbilang teras adalah sangat rumit dan ia memerlukan mengipasi setiap teras gentian & memasukkannya ke penguat isyarat, dan selepas itu kipas dalam isyarat penguat ke dalam kabel gentian berbilang teras.

Apabila nisbah isyarat kepada hingar bagi sistem penghantaran 3 saluran adalah kira-kira 9.5dB, maka sistem penghantaran jalur C+L gentian tunggal memerlukan 37 pasangan gentian optik untuk mencapai penghantaran keupayaan kabel optik maksimum.

Sistem penghantaran C-band gentian berbilang teras memerlukan 19 hingga 20 pasang gentian untuk mencapai keupayaan penghantaran tertinggi. Sistem penghantaran C+L-band gentian teras tunggal memerlukan hanya tiga belas pasangan kabel gentian untuk menyebarkan kapasiti tertinggi; bagaimanapun, kapasiti tertingginya ialah 70% daripada penghantaran gentian jalur C teras tunggal sahaja.

Dalam teknologi SDM, jarak setiap kabel optik dasar laut ditetapkan kepada 60km untuk mengira voltan yang diperlukan oleh tiga sistem penghantaran. C-band & C+L-band teras tunggal memerlukan voltan yang lebih rendah melalui voltan maksimum 15 kV. Berbanding dengan sistem penghantaran FOC berbilang talian, voltannya lebih rendah kerana sistem penghantaran gentian berbilang teras memerlukan penguat tambahan untuk melengkapkan penghantaran.

Dalam tiga sistem penghantaran pemultipleksan bahagian angkasa, keupayaan penghantaran gentian teras tunggal C+L-band & berbilang teras C-band adalah lebih kecil berbanding penghantaran gentian teras tunggal C-band. Sistem C-band & C+L gentian tunggal teras boleh menggunakan voltan & penggunaan kuasa yang lebih rendah berbanding dengan sistem berbilang teras jika kapasiti yang sama boleh dicapai melalui berbilang teras.

Kerja Multiplexing Bahagian Angkasa

Space Division Multiplexing (SDM) berfungsi dengan mengeksploitasi dimensi spatial untuk menghantar berbilang aliran data bebas secara serentak. Berikut ialah penjelasan ringkas tentang cara ia berfungsi:

• Pemisahan Ruang : SDM bergantung pada pengasingan secara fizikal laluan penghantaran untuk aliran data yang berbeza. Pemisahan ini boleh dicapai menggunakan pelbagai teknik bergantung pada medium penghantaran, seperti menggunakan gentian optik yang berbeza, elemen antena atau laluan akustik.
• Pelbagai Saluran : Setiap laluan yang dipisahkan secara spatial mewakili saluran komunikasi yang berbeza. Saluran ini boleh digunakan untuk menghantar aliran data bebas secara serentak tanpa mengganggu satu sama lain.
• Pengekodan dan Modulasi Data : Sebelum penghantaran, data yang dimaksudkan untuk setiap saluran menjalani teknik pengekodan dan modulasi untuk menukarkannya kepada format yang sesuai untuk penghantaran melalui medium yang dipilih. Ini biasanya melibatkan penukaran data digital kepada isyarat analog yang dimodulasi pada frekuensi tertentu atau sifat lain yang sesuai untuk medium penghantaran.
• Penghantaran Serentak : Setelah data dikodkan dan dimodulasi, ia dihantar secara serentak melalui saluran yang dipisahkan secara spatial. Penghantaran serentak ini membolehkan pemprosesan data meningkat dan penggunaan cekap sumber komunikasi yang ada.
• Penyahkodan Penerima : Pada bahagian penerima, isyarat daripada semua saluran spatial diterima dan diproses secara berasingan. Setiap saluran dinyahkodkan dan dinyahkod untuk memulihkan aliran data asal. Memandangkan saluran dipisahkan secara spatial, terdapat gangguan minimum di antara mereka, membolehkan pemulihan data yang boleh dipercayai.
• Penyepaduan Aliran Data : Akhir sekali, strim data yang dipulihkan daripada semua saluran disepadukan untuk membina semula data yang dihantar asal. Proses penyepaduan ini bergantung pada aplikasi tertentu dan mungkin melibatkan tugas seperti pembetulan ralat, penyegerakan dan pengagregatan data.

Secara keseluruhannya, pemultipleksan pembahagian ruang membolehkan penghantaran serentak berbilang aliran data bebas dengan memanfaatkan pemisahan spatial, dengan itu meningkatkan kapasiti dan kecekapan komunikasi. Ia biasanya digunakan dalam pelbagai sistem komunikasi, termasuk rangkaian gentian optik, komunikasi tanpa wayar, komunikasi satelit, dan komunikasi akustik bawah air.

Contoh Pembahagian Ruang Angkasa

Contoh pertama SDM ialah komunikasi selular kerana dalam komunikasi ini set frekuensi pembawa yang sama digunakan semula dalam sel yang tidak berdekatan antara satu sama lain.

• Komunikasi Gentian Optik : Dalam sistem komunikasi gentian optik, berbilang saluran boleh dihantar secara serentak melalui gentian yang sama dengan menggunakan laluan spatial yang berbeza. Setiap laluan spatial boleh mewakili panjang gelombang yang berbeza (Wavelength Division Multiplexing – WDM) atau keadaan polarisasi yang berbeza (Polarization Division Multiplexing – PDM). Ini membolehkan kapasiti penghantaran data meningkat tanpa perlu meletakkan kabel gentian fizikal tambahan.
• Sistem Antena Berbilang : Dalam komunikasi tanpa wayar, sistem berbilang input berbilang keluaran (MIMO) menggunakan berbilang antena pada kedua-dua pemancar dan penerima untuk meningkatkan kecekapan spektrum. Setiap pasangan antena membentuk saluran spatial, dan data dihantar melalui saluran ini secara serentak, dengan berkesan meningkatkan kapasiti pautan wayarles.
• Komunikasi Satelit : Sistem komunikasi satelit sering menggunakan teknik SDM untuk menghantar berbilang isyarat serentak menggunakan jalur frekuensi atau laluan spatial yang berbeza. Ini membolehkan penggunaan sumber satelit yang lebih cekap dan peningkatan pemprosesan data untuk aplikasi seperti penyiaran, perkhidmatan internet dan penderiaan jauh.
• Komunikasi Akustik Bawah Air : Dalam persekitaran bawah air, gelombang akustik digunakan untuk komunikasi kerana keupayaannya untuk bergerak dalam jarak yang jauh. SDM boleh digunakan dengan menggunakan berbilang hidrofon dan pemancar untuk mencipta saluran yang dipisahkan secara spatial, membolehkan penghantaran serentak berbilang aliran data dan meningkatkan kapasiti komunikasi keseluruhan.
• Saling Litar Bersepadu : Dalam peranti elektronik, seperti pemproses komputer atau peralatan rangkaian, teknik pemultipleksan pembahagian ruang boleh digunakan untuk menyambung berbilang komponen atau teras pada cip. Dengan menghalakan isyarat melalui laluan fizikal yang berbeza, data boleh dihantar serentak antara pelbagai unit pemprosesan, meningkatkan prestasi keseluruhan sistem dan daya pemprosesan.

Kebaikan keburukan

The kelebihan pemultipleksan pembahagian ruang termasuk yang berikut.

• Teknik SDM meningkatkan ketumpatan spatial gentian optik dalam keratan rentas unit.
• Ia meningkatkan bilangan saluran penghantaran spatial dalam pelapisan biasa.
• SDM ialah gabungan FDM atau pemultipleksan pembahagian frekuensi & TDM atau pemultipleksan pembahagian masa .
• Ia menghantar mesej dengan penggunaan frekuensi tertentu, jadi saluran tertentu boleh digunakan terhadap jalur frekuensi tertentu untuk beberapa waktu.
• Teknik pemultipleksan ini hanya membenarkan gentian optik menghantar beberapa isyarat yang dihantar pada pelbagai panjang gelombang tanpa mengganggu satu sama lain.
• SDM membangunkan kecekapan tenaga & dengan ketara membolehkan kos yang lebih rendah untuk setiap bit.
• Teknik SDM meningkatkan kecekapan spektrum untuk setiap gentian dengan hanya memultiplekskan isyarat dalam mod LP ortogon dalam FMF (gentian beberapa mod) & gentian berbilang teras.
• Pembangunannya agak mudah & tiada komponen optik baharu asas diperlukan.
• Penggunaan Bandwidth terbaik.
• Kekerapan tetap boleh digunakan semula dalam SDM.
• SDM boleh dilaksanakan dalam kabel optik tulen.
• Daya pengeluarannya sangat tinggi kerana kabel optik.
• Penggunaan frekuensi terbaik kerana beberapa teknik pemultipleksan & gentian optik.

The keburukan pemultipleksan pembahagian ruang termasuk yang berikut.

• Kos SDM masih meningkat dengan ketara kerana menambah baik bilangan saluran penghantaran.
• Multiplexing menggunakan algoritma & protokol yang kompleks untuk menggabungkan dan membahagikan pelbagai isyarat yang disiarkan. Jadi ini meningkatkan kesukaran rangkaian & menjadikannya lebih sukar untuk diselenggara & menyelesaikan masalah.
• Multiplexing menyebabkan gangguan antara isyarat yang disiarkan, yang boleh merosakkan nilai data yang dihantar.
• Teknik pemultipleksan ini memerlukan kuantiti lebar jalur tertentu untuk prosedur pemultipleksan, yang boleh mengurangkan jumlah lebar jalur yang tersedia untuk penghantaran data sebenar.
• Melaksana & menyelenggara pemultipleksan ini adalah mahal kerana kerumitan & memerlukan peralatan khusus.
• Pemultipleksan ini menjadikannya lebih sukar untuk menyimpan data yang dihantar kerana beberapa isyarat dihantar di atas saluran yang serupa.
• Dalam SDM, inferens mungkin berlaku.
• SDM menghadapi kerugian inferens yang tinggi.
• Dalam SDM, set frekuensi yang sama atau set isyarat TDM yang sama digunakan di dua tempat berbeza

Aplikasi Multiplexing Bahagian Angkasa

The aplikasi pemultipleksan pembahagian ruang termasuk yang berikut.

• Pemultipleksan pembahagian ruang digunakan dalam rangkaian daratan melalui dua kaedah berbeza; Komponen serasi SDM yang disusun dalam kedua-dua infrastruktur transmisi & pensuisan (atau) pelaksanaan SDM hanya dalam seni bina pensuisan.
• Teknik pemultipleksan pembahagian ruang dalam komunikasi tanpa wayar MIMO dan gentian optik komunikasi digunakan untuk menyiarkan saluran bebas yang dipisahkan dalam ruang.
• SDM digunakan dalam rangkaian selular dalam bentuk teknologi Multiple Input Multiple Output, yang menggunakan beberapa antena di kedua-dua hujung pemancar & penerima untuk meningkatkan nilai serta keupayaan pautan komunikasi.
• SDM merujuk kepada kaedah untuk memahami pemultipleksan gentian optik dengan pembahagian ruang.
• Teknik SDM digunakan untuk penghantaran data optik di mana sahaja berbilang saluran spatial digunakan seperti dalam gentian berbilang teras.
• Teknik pemultipleksan bahagian spatial untuk penghantaran gentian optik membantu mengatasi had keupayaan WDM.
• SDM digunakan dalam teknologi GSM.

Oleh itu, ini adalah gambaran keseluruhan pemultipleksan pembahagian angkasa , kerja, contoh, kelebihan, keburukan, dan aplikasi. Teknologi SDM mematuhi trend pertumbuhan OFC atau komunikasi gentian optik. Teknik pemultipleksan ini merupakan inovasi utama & cara yang dibangunkan bagi teknologi OFC. Berikut adalah soalan untuk anda, apakah pemultipleksan pembahagian masa atau TDM?