Multiplexing

Multiple digitale bitstrømme med variabel bithastighed kan overføres effektivt over en enkelt kanal med fast båndbredde ved hjælp af statistisk multiplexing. Dette er en asynkron mode tidsdomænemultiplexering, som er en form for tidsdelingsmultiplexering.

Digitale bitstrømme kan overføres over en analog kanal ved hjælp af kodedivisionsmultiplexeringsteknikker som f.eks. frekvenshoppende spredt spektrum (FHSS) og direkte sekvensspredt spektrum (DSSS).

I trådløs kommunikation kan multiplexing også opnås ved hjælp af vekslende polarisering (horisontal/vertikal eller med uret/mod uret) på hver tilstødende kanal og satellit, eller ved hjælp af et faset multiantenne-array kombineret med en MIMO-kommunikationsordning (Multiple-Input Multiple-Output).

Space-division multiplexingRediger

I kablet kommunikation er space-division multiplexing, også kendt som space-division multiple access (SDMA), brugen af separate elektriske punkt-til-punkt-ledere for hver transmitteret kanal. Som eksempler kan nævnes et analogt stereolydkabel med et par ledninger til den venstre kanal og et andet til den højre kanal og et flerparret telefonkabel, et koblet stjernenetværk som f.eks. et telefonadgangsnetværk, et koblet Ethernet-netværk og et mesh-netværk.

I trådløs kommunikation opnås space-division multiplexing med flere antenneelementer, der udgør en phased array-antenne. Eksempler herpå er multiple input and multiple-output (MIMO), single-input and multiple-output (SIMO) og multiple-input and single-output (MISO) multiplexing. En IEEE 802.11g trådløs router med k antenner gør det i princippet muligt at kommunikere med k multiplexede kanaler, hver med en maksimal bithastighed på 54 Mbit/s, hvilket øger den samlede maksimale bithastighed med faktoren k. Forskellige antenner vil give forskellige multi-path propagation (ekko)-signaturer, hvilket gør det muligt for digitale signalbehandlingsteknikker at adskille forskellige signaler fra hinanden. Disse teknikker kan også anvendes til rumdiversitet (forbedret robusthed over for fading) eller beamforming (forbedret selektivitet) i stedet for multiplexing.

FrekvensdivisionsmultiplexingRediger

Frekvensdivisionsmultiplexering (FDM) er i sagens natur en analog teknologi. FDM opnår at kombinere flere signaler i ét medie ved at sende signaler i flere forskellige frekvensområder over et enkelt medie. I FDM er signalerne elektriske signaler.En af de mest almindelige anvendelser af FDM er traditionelle radio- og tv-udsendelser fra jordbaserede, mobile eller satellitbaserede stationer eller kabel-tv. Kun ét kabel når frem til en kundes boligområde, men tjenesteudbyderen kan sende flere tv-kanaler eller signaler samtidig over dette kabel til alle abonnenter uden interferens. Modtagere skal indstille sig på den relevante frekvens (kanal) for at få adgang til det ønskede signal.

En variant af denne teknologi, kaldet bølgelængdefordelingsmultiplexing (WDM), anvendes inden for optisk kommunikation.

TidsdivisionsmultiplexingRediger

Tidsdivisionsmultiplexing (TDM) er en digital (eller i sjældne tilfælde analog) teknologi, der anvender tid i stedet for rum eller frekvens til at adskille de forskellige datastrømme. TDM indebærer sekvensering af grupper af nogle få bits eller bytes fra hver enkelt inputstrøm efter hinanden og på en sådan måde, at de kan knyttes til den relevante modtager. Hvis det sker tilstrækkeligt hurtigt, vil modtagerenhederne ikke opdage, at noget af kredsløbstiden er blevet brugt til at betjene en anden logisk kommunikationsvej.

Tænk på en applikation, hvor fire terminaler i en lufthavn skal nå en central computer. Hver terminal kommunikerede med 2400 baud, så i stedet for at anskaffe fire individuelle kredsløb til at bære en transmission med så lav hastighed, har flyselskabet installeret et par multiplexere. Der er også installeret et par modemmer med 9600 baud og et dedikeret analogt kommunikationskredsløb fra lufthavnens billetskranke tilbage til flyselskabets datacenter. Nogle webproxyservere (f.eks. polipo) anvender TDM i HTTP-pipelining af flere HTTP-transaktioner på den samme TCP/IP-forbindelse.

Carrier sense multiple access og multidrop-kommunikationsmetoder ligner tidsmultiplexing, idet flere datastrømme er tidsmæssigt adskilt på det samme medie, men da signalerne har separat oprindelse i stedet for at blive kombineret til et enkelt signal, betragtes de bedst som kanaladgangsmetoder snarere end som en form for multiplexing.

TD er en gammel multiplexingteknologi, der stadig udgør rygraden i de fleste nationale fastnet-telefonienetværk i Europa, og som leverer 2m/bit tale- og signalporte på smalbånds-telefoncentraler som DMS100. Hver E1- eller 2m/bit TDM-port giver enten 30 eller 31 taletimeslots i tilfælde af CCITT7-signalsystemer og 30 talekanaler for kundetilsluttede Q931-, DASS2-, DPNSS-, V5- og CASS-signalsystemer.

PolarisationsopdelingsmultiplexingRediger

Polarisationsopdelingsmultiplexing bruger polariseringen af elektromagnetisk stråling til at adskille ortogonale kanaler. Den anvendes i praksis inden for både radiokommunikation og optisk kommunikation, især i fiberoptiske transmissionssystemer med 100 Gbit/s pr. kanal.

Orbital vinkelimpuls-multiplexingRediger

Orbital vinkelimpuls-multiplexing er en relativt ny og eksperimentel teknik til multiplexing af flere kanaler af signaler, der transporteres ved hjælp af elektromagnetisk stråling over en enkelt vej. Den kan potentielt anvendes som supplement til andre fysiske multiplexeringsmetoder for at udvide transmissionskapaciteten i sådanne systemer betydeligt. I 2012 befandt den sig stadig i den tidlige forskningsfase med demonstrationer i lille skala i laboratoriet af båndbredder på op til 2,5 Tbit/s over en enkelt lysvej. Dette er et kontroversielt emne i det akademiske samfund, idet mange hævder, at det ikke er en ny multiplexeringsmetode, men snarere et specialtilfælde af rumdivisionsmultiplexering.

KodedivisionsmultiplexeringRediger

Kodedivisionsmultiplexering (CDM), Code Division Multiple Access (CDMA) eller spredt spektrum er en klasse af teknikker, hvor flere kanaler samtidig deler det samme frekvensspektrum, og denne spektrale båndbredde er meget større end bithastigheden eller symbolhastigheden. En form er frekvenshopping, en anden er direkte sekvensspredningsspektrum. I sidstnævnte tilfælde overfører hver kanal sine bits som en kodet kanalspecifik sekvens af impulser kaldet chips. Antallet af chips pr. bit, eller chips pr. symbol, er spredningsfaktoren. Denne kodede transmission opnås typisk ved at sende en unik tidsafhængig serie af korte impulser, som er placeret inden for chip-tider i den større bittid. Alle kanaler, hver med en anden kode, kan transmitteres på den samme fiber- eller radiokanal eller et andet medie og asynkront demultiplexes. Fordelene i forhold til konventionelle teknikker er, at variabel båndbredde er mulig (ligesom ved statistisk multiplexing), at den store båndbredde tillader dårligt signal/støj-forhold i henhold til Shannon-Hartley-teoremet, og at multi-path-udbredelse i trådløs kommunikation kan bekæmpes ved hjælp af rake-modtagere.

En væsentlig anvendelse af CDMA er det globale positioneringssystem (GPS).