Time Division Multiplexing: Blockdiagramm, Arbeitsweise, Unterschiede und seine Anwendungen

Ein Medium kann zu jeder Sekunde nur ein einziges Signal übertragen. Um mehrere Signale zu übertragen, um ein Medium zu übertragen, muss das Medium getrennt werden, indem jedem Signal ein Segment der gesamten Bandbreite bereitgestellt wird. Dies kann durch Verwendung einer Multiplexing-Technik möglich sein. Multiplexing ist eine Technik, die verwendet wird, um verschiedene Signale unter Verwendung eines gemeinsamen Mediums zu einem einzigen Signal zu kombinieren. Es gibt verschiedene Arten von Multiplextechniken wie TDM, FDM, CDMA und WDM, die in Datenübertragungssystemen verwendet werden. Dieser Artikel beschreibt einen Überblick über eine der Arten von Multiplexing-Techniken wie z Zeitmultiplex auch TDM genannt.

Was ist Zeitmultiplex?

Zeitmultiplex oder TDM-Definition ist; Eine Multiplextechnik, die verwendet wird, um zwei oder mehr digitale Streaming-Signale über einen gemeinsamen Kanal zu übertragen. Bei dieser Art von Multiplextechnik werden ankommende Signale in äquivalente Zeitschlitze fester Länge getrennt. Sobald das Multiplexen abgeschlossen ist, werden diese Signale über ein gemeinsam genutztes Medium gesendet und nach dem Demultiplexen wieder in ihr ursprüngliches Format zusammengesetzt.

Blockdiagramm des Zeitmultiplexverfahrens

Das Zeitmultiplex-Blockdiagramm ist unten gezeigt, das sowohl die Abschnitte des Senders als auch des Empfängers verwendet. Für die Datenübertragung wird die Multiplextechnik, die den gesamten Kanal effizient nutzt, manchmal PAM/TDM genannt, weil; ein TDM-System verwendet ein PAM. Bei dieser Modulationstechnik hält also jeder Impuls eine kurze Zeitspanne, indem eine maximale Nutzung des Kanals ermöglicht wird.

Im obigen TDM-Blockdiagramm gibt es die Anzahl der LPFs am Anfang des Systems basierend auf der Nr. von Dateneingaben. Grundsätzlich sind diese Tiefpassfilter Anti-Aliasing-Filter, die das Aliasing des Daten-i/p-Signals entfernen. Danach wird der Ausgang des LPF an den Kommutator gegeben. Entsprechend der Rotation des Kommutators werden die Dateneingangsabtastwerte durch ihn gesammelt. Hier ist die Drehzahl des Kommutators „fs“, daher bezeichnet sie die Abtastfrequenz des Systems.

Angenommen, wir haben „n“ Dateneingänge, und dann werden diese Dateneingänge gemäß der Revolution nacheinander gemultiplext und über den gemeinsamen Kanal übertragen. Auf der Empfängerseite des Systems wird ein Dekommutator verwendet, der auf der Sendeseite durch den Kommutator synchronisiert wird. Dieser Dekommutator l am Empfangsende teilt also das Zeitmultiplexsignal.

In dem obigen System sollten der Kommutator und der Dekommutator die gleiche Rotationsgeschwindigkeit haben, um ein präzises Demultiplexen des Signals am Ende des Empfängers zu haben. Basierend auf der Umdrehung, die durch den Dekommutator durchgeführt wird, werden die Proben durch den gesammelt LPF & der tatsächliche Dateneingang am Empfänger wird wiederhergestellt.

Lassen Sie dann die maximale Frequenz des Signals „fm“ und die Abtastfrequenz „fs“.

fs ≥ 2fm

Daher wird die Zeitdauer zwischen aufeinanderfolgenden Abtastungen wie folgt angegeben:

Ts = 1/fs

Wenn wir davon ausgehen, dass es „N“ Eingangskanäle gibt, dann wird ein einzelnes Sample aus jedem der „N“ Samples gesammelt. Daher liefert uns jedes Intervall „N“ Samples und der Abstand zwischen den beiden kann als Ts/N geschrieben werden.

Wir wissen, dass die Impulsfrequenz im Grunde die Anzahl der Impulse pro Sekunde ist, die als gegeben ist
Impulsfrequenz = 1/Abstand zwischen zwei Proben

= 1/Ts/N = .N/Ts

Wir wissen, dass Ts = 1/fs, die obige Gleichung wird zu;

= N/1/fs = Nfs.

Bei einem Zeitmultiplexsignal ist der Impuls für jede Sekunde die Signalisierungsrate, die mit „r“ bezeichnet wird. So,

r = Nfs

Wie funktioniert Time Division Multiplexing?

Das Zeitmultiplexverfahren funktioniert, indem mehrere Datenströme in ein einzelnes Signal eingefügt werden, indem das Signal in verschiedene Segmente unterteilt wird, wobei jedes Segment eine sehr kurze Dauer hat. Jeder einzelne Datenstrom auf der Empfangsseite wird je nach Taktung wieder zusammengesetzt.

Wenn im folgenden TDM-Diagramm die drei Quellen A, B und C Daten über ein gemeinsames Medium senden möchten, kann das Signal von diesen drei Quellen in verschiedene Frames aufgeteilt werden, wobei jeder Frame seinen festen Zeitschlitz hat.

Bei obigem TDM-System werden von jeder Quelle drei Einheiten berücksichtigt, die gemeinsam das eigentliche Signal bilden.

Ein Rahmen wird mit einer einzelnen Einheit jeder Quelle gesammelt, die gleichzeitig übertragen wird. Wenn diese Einheiten vollständig voneinander verschieden sind, können vermeidbare Signalmischungschancen entfernt werden. Sobald ein Frame über einem bestimmten Zeitschlitz übertragen wird, verwendet der zweite Frame einen ähnlichen Kanal, um übertragen zu werden, und dieser Vorgang wird wiederholt, bis die Übertragung abgeschlossen ist.

Arten des Zeitmultiplexverfahrens

Es gibt zwei Arten des Zeitmultiplexens; synchrones TDM und asynchrones TDM.

Synchrones TDM

Der Eingang ist ein synchrones Zeitmultiplexverfahren, das einfach mit einem Rahmen verbunden wird. Wenn es in TDM „n“ Verbindungen gibt, kann der Rahmen in „n“ Zeitschlitze unterteilt werden. Jeder Slot wird also einfach jeder Eingangsleitung zugeordnet. Bei diesem Verfahren ist die Abtastrate allen Signalen bekannt, und daher wird ein ähnlicher Takteingang gegeben. Der Mux weist jedem Gerät immer denselben Steckplatz zu.

Zu den Vorteilen von synchronem TDM gehören hauptsächlich: Ordnung bleibt erhalten und es sind keine Adressdaten notwendig. Zu den Nachteilen von synchronem TDM gehören hauptsächlich: es braucht eine hohe Bitrate, und wenn kein Eingangssignal an einem einzelnen Kanal anliegt, da jedem Kanal ein fester Zeitschlitz zugewiesen ist, dann enthält der Zeitschlitz für diesen spezifischen Kanal keine Daten und es gibt Bandbreitenverschwendung.

Asynchrones TDM

Asynchrones TDM ist auch als statistisches TDM bekannt, bei dem es sich um eine Art TDM handelt, bei dem der o/p-Frame Informationen aus dem Eingangsframe sammelt, bis er gefüllt ist, aber keinen ungefüllten Slot wie bei synchronem TDM hinterlässt. Bei dieser Art des Multiplexens müssen wir die Adresse bestimmter Daten innerhalb des Schlitzes einschließen, der an den Ausgangsrahmen übertragen wird. Diese Art von TDM ist sehr effizient, da die Kapazität des Kanals vollständig genutzt wird und die Effizienz der Bandbreite verbessert wird.

Zu den Vorteilen von asynchronem TDM gehören hauptsächlich: seine Schaltung ist nicht komplex, es wird eine Kommunikationsverbindung mit geringer Kapazität verwendet, es gibt kein schwerwiegendes Nebensprechproblem, keine Vermittlungsverzerrung und für jeden Kanal wird die vollständige Kanalbandbreite verwendet. Zu den Nachteilen von asynchronem TDM gehören hauptsächlich: es benötigt einen Puffer, Rahmengrößen sind unterschiedlich und Adressdaten sind erforderlich.

Unterschied S/W Time Division Multiplexing Vs Time Division Multiple Access

Der Unterschied zwischen TDM und TDMA wird unten diskutiert.

Vorteile und Nachteile

Die Vorteile des Zeitmultiplexens umfassen die folgenden.

• Das Schaltungsdesign von TDM ist einfach.
• TDM nutzt die gesamte Bandbreite des Kanals zur Signalübertragung.
• Bei TDM gibt es das Problem der Vermittlungsverzerrung nicht.
• TDM-Systeme sind im Vergleich zu FDM sehr flexibel.
• Für jeden Kanal wird die komplette verfügbare Kanalbandbreite genutzt.
• Manchmal kann eine Impulsüberlappung ein Übersprechen verursachen, es kann jedoch durch eine Schutzzeit verringert werden.
• Bei diesem Multiplexen findet selten eine unerwünschte Signalübertragung zwischen Kommunikationskanälen statt.

Die Nachteile des Zeitmultiplexens umfassen die folgenden.

• Sowohl der Sende- als auch der Empfangsteil sollten richtig synchronisiert sein, um die richtige Signalübertragung und den richtigen Empfang zu haben.
• TDM ist komplex zu implementieren.
• Im Vergleich zu FDM hat dieses Multiplexing eine geringere Latenz.
• TDM-Systeme erfordern eine Adressierung der Daten und des Puffers.
• Die Kanäle dieses Multiplexings können aufgrund von langsamem Schmalband-Fading erschöpft werden.
• Bei TDM ist die Synchronisation sehr wichtig.
• In einem TDM sind ein Puffer und Adressinformationen erforderlich.

Anwendungen/Verwendungen

Die Anwendungen des Zeitmultiplexens werden unten diskutiert.

• TDM wird in Telefonleitungen von Integrated Services Digital Network verwendet.
• Dieses Multiplexen ist in öffentlichen Fernsprechnetzen (PSTN) und SONET (Synchronous Optical Networking) anwendbar.
• TDM ist in Telefonanlagen anwendbar.
• TDM wird in drahtgebundenen Telefonleitungen verwendet.
• Früher wurde diese Multiplexing-Technik in der Telegrafie verwendet.
• TDM wird in Mobilfunkgeräten, Satellitenzugangssystemen und digitalen Audiomischsystemen verwendet.
• TDM ist die gebräuchlichste Technik, die in faseroptischen Kommunikations-/optischen Datenübertragungssystemen verwendet wird.
• TDM wird für analoge und digitale Signale verwendet, bei denen eine Reihe von Kanälen mit geringerer Geschwindigkeit einfach in Hochgeschwindigkeitskanäle gemultiplext werden, die für die Übertragung verwendet werden.
• Es wird in Mobilfunk, digitaler Kommunikation und Satellitenkommunikationssystem .

Das ist also eine Übersicht über das Zeitmultiplexverfahren oder TDM, das zum Übertragen mehrerer Signale über dasselbe gemeinsam genutzte Medium verwendet wird, indem einfach jedem Signal ein begrenztes Zeitintervall zugewiesen wird. Im Allgemeinen wird diese Art des Multiplexens durch digitale Systeme verwendet, die digitale Bandpass- oder digitale Signale senden oder empfangen, die über analoge Träger übertragen und von optischen Übertragungssystemen wie SDH (Synchronous Digital Hierarchy) und PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy) verwendet werden. Hier ist eine Frage an Sie, was ist FDM?