مضاعفة تقسيم الوقت: مخطط الكتلة ، العمل ، الاختلافات وتطبيقاتها

يمكن للوسيط أن يحمل إشارة واحدة فقط في أي ثانية في الوقت المناسب. لإرسال إشارات متعددة لإرسال وسيط ، يجب فصل الوسيط عن طريق تزويد كل إشارة بجزء من عرض النطاق الترددي بأكمله. يمكن أن يكون هذا ممكنًا باستخدام تقنية تعدد الإرسال. مضاعفة هي تقنية تُستخدم لدمج إشارات مختلفة في إشارة واحدة باستخدام وسيط مشترك. هناك أنواع مختلفة من تقنيات تعدد الإرسال مثل TDM و FDM و CDMA و WDM التي تُستخدم في أنظمة نقل البيانات. تتناول هذه المقالة نظرة عامة على أحد أنواع تقنيات مضاعفة الإرسال مثل الوقت بتقسيم والذي يعرف أيضًا باسم TDM.

ما هو مضاعفة تقسيم الوقت؟

تعريف تعدد الإرسال بتقسيم الوقت أو تعريف TDM هو ؛ تقنية تعدد إرسال تُستخدم لإرسال إشارات رقمية متدفقة أو أكثر فوق قناة مشتركة. في هذا النوع من تقنية تعدد الإرسال ، يتم فصل الإشارات الواردة إلى فواصل زمنية مكافئة ذات طول ثابت. بمجرد إجراء تعدد الإرسال ، يتم إرسال هذه الإشارات عبر وسيط مشترك وبعد إلغاء الإرسال المتعدد ، يتم إعادة تجميعها في تنسيقها الأصلي.

كتلة رسم تخطيطي لتعدد الإرسال بالتقسيم الزمني

يظهر أدناه مخطط فدرة تعدد الإرسال بتقسيم الوقت والذي يستخدم كلاً من أقسام المرسل والمستقبل. لنقل البيانات ، تسمى أحيانًا تقنية تعدد الإرسال التي تستخدم القناة بأكملها بكفاءة PAM / TDM ؛ يستخدم نظام TDM PAM. لذلك في تقنية التعديل هذه ، كل نبضة تحمل فترة زمنية قصيرة من خلال السماح بالاستخدام الأقصى للقناة.

في مخطط كتلة TDM أعلاه ، يوجد عدد LPFs في بداية النظام بناءً على الرقم. من مدخلات البيانات. في الأساس ، تعد مرشحات تمرير الترددات المنخفضة هذه عبارة عن مرشحات مانعة للتشويش تعمل على إزالة الاسم المستعار لإشارة البيانات i / p. بعد ذلك ، يتم إعطاء خرج LPF إلى المبدل. وفقًا لدوران المبدل ، يتم جمع عينات مدخلات البيانات من خلاله. هنا ، معدل ثورة المبدل هو 'fs' وبالتالي فهو يشير إلى تكرار أخذ العينات في النظام.

افترض أن لدينا مدخلات بيانات 'n' ، وبعد ذلك وفقًا للثورة الواحدة تلو الأخرى ، سيتم مضاعفة مدخلات البيانات هذه ونقلها فوق القناة المشتركة. في نهاية جهاز الاستقبال للنظام ، يتم استخدام جهاز فك الارتباط والذي تتم مزامنته في نهاية الإرسال بواسطة المبدل. لذا فإن مزيل المبدل هذا عند الطرف المستقبل يقسم إشارة مضاعفة تقسيم الوقت.

في النظام أعلاه ، يجب أن يكون للمبدل والمبدل نفس سرعة الدوران من أجل إزالة تعدد إرسال الإشارة بدقة في نهاية جهاز الاستقبال. بناءً على الثورة التي يتم إجراؤها من خلال جهاز فك الضغط ، يتم جمع العينات من خلال LPF & يتم استرداد إدخال البيانات الفعلية في جهاز الاستقبال.

دع الحد الأقصى لتكرار الإشارة 'fm' وتردد أخذ العينات 'fs' إذن

fs ≥ 2fm

لذلك ، يتم إعطاء المدة الزمنية بين العينات التالية ،

Ts = 1 / fs

إذا اعتبرنا أن هناك قنوات إدخال 'N' ، فسيتم جمع عينة واحدة من كل عينة من عينات 'N'. لذلك ، ستعطينا كل فترة عينات 'N' ويمكن كتابة التباعد بين الاثنين على أنه Ts / N.

نحن نعلم أن تردد النبض أساسًا هو عدد النبضات لكل ثانية والتي تُعطى كـ
تردد النبض = 1 / التباعد بين عينتين

= 1 / Ts / N = .N / Ts

نحن نعلم أن Ts = 1 / fs ، فإن المعادلة أعلاه ستصبح ؛

= N / 1 / fs = Nfs.

بالنسبة لإشارة تعدد الإرسال بالتقسيم الزمني ، فإن النبض لكل ثانية هو معدل الإشارة الذي يُرمز إليه بـ 'r'. لذا،

ص = NFS

كيف يعمل مضاعفة تقسيم الوقت؟

تعمل طريقة تعدد الإرسال بالتقسيم الزمني عن طريق وضع العديد من تدفقات البيانات في إشارة واحدة عن طريق تقسيم الإشارة إلى مقاطع مختلفة ، حيث يكون لكل مقطع مدة قصيرة جدًا. يتم إعادة تجميع كل دفق بيانات فردي عند الطرف المستلم اعتمادًا على التوقيت.

في مخطط TDM التالي ، عندما تريد المصادر الثلاثة A و B & C إرسال البيانات عبر وسيط مشترك ، يمكن فصل الإشارة من هذه المصادر الثلاثة إلى إطارات مختلفة حيث يكون لكل إطار فترة زمنية محددة.

في نظام TDM أعلاه ، يتم أخذ ثلاث وحدات من كل مصدر في الاعتبار والتي تشكل الإشارة الفعلية معًا.

يتم تجميع الإطار بوحدة واحدة من كل مصدر يتم إرسالها في وقت واحد. عندما تكون هذه الوحدات مختلفة تمامًا عن بعضها البعض ، فيمكن عندئذٍ إزالة فرص خلط الإشارات التي يمكن منعها. بمجرد إرسال إطار فوق فترة زمنية محددة ، يستخدم الإطار الثاني قناة مماثلة للإرسال ، وتتكرر هذه العملية مرة أخرى حتى اكتمال الإرسال.

أنواع مضاعفة تقسيم الوقت

هناك نوعان من مضاعفة تقسيم الوقت ؛ TDM المتزامن و TDM غير المتزامن.

TDM متزامن

الإدخال هو تعدد الإرسال بتقسيم زمني متزامن متصل ببساطة بإطار. في TDM ، إذا كانت هناك اتصالات 'n' ، فيمكن فصل الإطار إلى فترات زمنية 'n'. لذلك ، يتم تخصيص كل فتحة بكل بساطة لكل سطر إدخال. في هذه الطريقة ، يكون معدل أخذ العينات مألوفًا لجميع الإشارات ، وبالتالي يتم إعطاء دخل ساعة مماثل. يقوم mux بتعيين نفس الفتحة لكل جهاز في جميع الأوقات.

تشمل مزايا TDM المتزامن بشكل أساسي ؛ يتم الحفاظ على الطلب ولا توجد بيانات عنونة ضرورية. تشمل عيوب TDM المتزامن بشكل أساسي ؛ يحتاج إلى معدل بت مرتفع وإذا لم تكن هناك إشارة إدخال في قناة واحدة نظرًا لتخصيص فترة زمنية ثابتة لكل قناة ، فإن الفاصل الزمني لتلك القناة المحددة لا يحتوي على أي بيانات ويوجد ضياع في عرض النطاق الترددي.

TDM غير متزامن

يُعرف TDM غير المتزامن أيضًا باسم TDM الإحصائي وهو نوع من TDM حيث يجمع إطار o / p المعلومات من إطار الإدخال حتى يتم ملؤه ولكن لا يترك فتحة شاغرة كما هو الحال في TDM المتزامن. في هذا النوع من تعدد الإرسال ، يتعين علينا تضمين عنوان بيانات معينة داخل الفتحة التي يتم إرسالها إلى إطار الإخراج. هذا النوع من TDM فعال للغاية لأن سعة القناة مستخدمة بالكامل وتحسن من كفاءة عرض النطاق الترددي.

تشمل مزايا TDM غير المتزامن بشكل أساسي ؛ داراتها ليست معقدة ، ويتم استخدام ارتباط اتصال منخفض السعة ، ولا توجد مشكلة تداخل خطيرة ، ولا تشوه وسيط ، ويتم استخدام عرض النطاق الترددي الكامل للقناة لكل قناة. تشمل عيوب TDM غير المتزامن بشكل أساسي ؛ يحتاج إلى مخزن مؤقت ، أحجام الإطارات مختلفة وبيانات العنوان مطلوبة.

الفرق B / W تعدد الإرسال بالتقسيم الزمني مقابل الوصول المتعدد بتقسيم الوقت

تتم مناقشة الفرق بين TDM و TDMA أدناه.

المميزات والعيوب

تشمل مزايا مضاعفة الإرسال بتقسيم الوقت ما يلي.

• تصميم دارة TDM بسيط.
• يستخدم TDM إجمالي عرض النطاق الترددي للقناة لإرسال الإشارة.
• في TDM ، لا توجد مشكلة تشويه الوساطة.
• أنظمة TDM مرنة جدًا مقارنةً بنظام FDM.
• لكل قناة ، يتم استخدام عرض النطاق الترددي الكامل للقناة.
• في بعض الأحيان ، يمكن أن يتسبب تداخل النبضات في تداخل الكلام ولكن يمكن تقليله باستخدام وقت الحراسة.
• في هذا الإرسال المتعدد ، نادرًا ما يتم نقل الإشارات غير المرغوب فيها بين قنوات الاتصال.

تشمل عيوب مضاعفة تقسيم الوقت ما يلي.

• يجب مزامنة كل من قسمي الإرسال والاستقبال بشكل صحيح للحصول على إرسال واستقبال إشارة صحيحين.
• TDM معقد في التنفيذ.
• بالمقارنة مع FDM ، فإن هذا الإرسال المتعدد له زمن انتقال أقل.
• تتطلب أنظمة TDM معالجة البيانات وذاكرة التخزين المؤقت.
• قد يتم استنفاد قنوات تعدد الإرسال هذا بسبب الخبو البطيء في النطاق الضيق.
• في TDM ، تعتبر المزامنة مهمة جدًا.
• في TDM ، من الضروري وجود مخزن مؤقت ومعلومات العنوان.

التطبيقات / الاستخدامات

تتم مناقشة تطبيقات مضاعفة تقسيم الوقت أدناه.

• يتم استخدام TDM في خطوط هاتف الشبكة الرقمية للخدمات المتكاملة.
• هذا الإرسال المتعدد قابل للتطبيق في شبكات الهاتف العامة (PSTN) و SONET (الشبكات الضوئية المتزامنة).
• TDM قابل للتطبيق في أنظمة الهاتف.
• يستخدم TDM في خطوط الهاتف السلكية.
• في وقت سابق ، تم استخدام تقنية تعدد الإرسال هذه في التلغراف.
• يستخدم TDM في أجهزة الراديو الخلوية وأنظمة الوصول عبر الأقمار الصناعية وأنظمة خلط الصوت الرقمية.
• TDM هي التقنية الأكثر شيوعًا المستخدمة في اتصالات الألياف الضوئية / أنظمة نقل البيانات الضوئية.
• يستخدم TDM للإشارات التناظرية والرقمية حيث يتم ببساطة مضاعفة عدد من القنوات ذات السرعة الأقل في قنوات عالية السرعة للإرسال.
• يتم استخدامه في الراديو الخلوي والاتصالات الرقمية و نظام الاتصالات عبر الأقمار الصناعية .

وهكذا ، هذا هو لمحة عامة عن مضاعفة تقسيم الوقت أو TDM التي تُستخدم لإرسال إشارات متعددة فوق نفس الوسيط المشترك عن طريق تخصيص فاصل زمني محدود لكل إشارة. بشكل عام ، يتم استخدام هذا النوع من تعدد الإرسال من خلال الأنظمة الرقمية التي ترسل أو تستقبل ممر النطاق الرقمي أو الإشارات الرقمية التي يتم نقلها عبر الناقلات التناظرية وتستخدمها أنظمة الإرسال البصري مثل SDH (التسلسل الهرمي الرقمي المتزامن) و PDH (التسلسل الهرمي الرقمي المتزامن). إليك سؤال لك ، ما هو FDM؟