Multiplexing

Flussi di bit digitali multipli a velocità di bit variabile possono essere trasferiti in modo efficiente su un singolo canale a larghezza di banda fissa per mezzo del multiplexing statistico. Si tratta di un multiplexing asincrono nel dominio del tempo che è una forma di multiplexing a divisione di tempo.

I flussi di bit digitali possono essere trasferiti su un canale analogico per mezzo di tecniche di multiplexing a divisione di codice, come lo spettro diffuso a frequenza di salto (FHSS) e lo spettro diffuso a sequenza diretta (DSSS).

Nelle comunicazioni senza fili, il multiplexing può anche essere realizzato attraverso la polarizzazione alternata (orizzontale/verticale o orario/antiorario) su ogni canale e satellite adiacente, o attraverso l’array multiantenna fasato combinato con uno schema di comunicazioni multiple-input multiple-output (MIMO).

Space-division multiplexingEdit

Nella comunicazione cablata, il multiplexing a divisione spaziale, noto anche come accesso multiplo a divisione spaziale (SDMA) è l’uso di conduttori elettrici separati punto a punto per ogni canale trasmesso. Gli esempi includono un cavo audio stereo analogico, con una coppia di fili per il canale sinistro e un’altra per il canale destro, e un cavo telefonico a più coppie, una rete a stella commutata come una rete di accesso telefonico, una rete Ethernet commutata, e una rete mesh.

Nella comunicazione wireless, la multiplazione a divisione di spazio si ottiene con elementi di antenna multipli che formano un’antenna phased array. Esempi sono il multiplexing multiple-input and multiple-output (MIMO), single-input and multiple-output (SIMO) e multiple-input and single-output (MISO). Un router wireless IEEE 802.11g con k antenne rende in linea di principio possibile comunicare con k canali multiplexati, ciascuno con un bit rate di picco di 54 Mbit/s, aumentando così il bit rate di picco totale del fattore k. Antenne diverse darebbero diverse firme di propagazione multi-path (eco), rendendo possibile per le tecniche di elaborazione del segnale digitale separare segnali diversi l’uno dall’altro. Queste tecniche possono anche essere utilizzate per la diversità spaziale (migliore robustezza al fading) o il beamforming (migliore selettività) piuttosto che per il multiplexing.

Frequency-division multiplexingEdit

Frequency-division multiplexing (FDM) è intrinsecamente una tecnologia analogica. FDM ottiene la combinazione di diversi segnali in un unico mezzo inviando segnali in diverse gamme di frequenza distinte su un unico mezzo. Una delle applicazioni più comuni per il FDM è la tradizionale trasmissione radiofonica e televisiva da stazioni terrestri, mobili o satellitari, o la televisione via cavo. Solo un cavo raggiunge l’area residenziale di un cliente, ma il fornitore di servizi può inviare più canali televisivi o segnali simultaneamente su quel cavo a tutti gli abbonati senza interferenze. I ricevitori devono sintonizzarsi sulla frequenza appropriata (canale) per accedere al segnale desiderato.

Una variante della tecnologia, chiamata multiplazione a divisione di lunghezza d’onda (WDM) è usata nelle comunicazioni ottiche.

Multiplazione a divisione di tempoModifica

La multiplazione a divisione di tempo (TDM) è una tecnologia digitale (o in rari casi, analogica) che usa il tempo, invece dello spazio o della frequenza, per separare i diversi flussi di dati. Il TDM consiste nel mettere in sequenza gruppi di pochi bit o byte da ogni singolo flusso di ingresso, uno dopo l’altro, e in modo tale che possano essere associati al ricevitore appropriato. Se fatto abbastanza velocemente, i dispositivi riceventi non rileveranno che parte del tempo del circuito è stato usato per servire un altro percorso logico di comunicazione.

Considerate un’applicazione che richiede a quattro terminali in un aeroporto di raggiungere un computer centrale. Ogni terminale comunicava a 2400 baud, quindi piuttosto che acquisire quattro circuiti individuali per portare una trasmissione così a bassa velocità, la compagnia aerea ha installato una coppia di multiplexer. Sono stati installati anche una coppia di modem a 9600 baud e un circuito di comunicazione analogico dedicato dalla biglietteria dell’aeroporto al centro dati della compagnia aerea. Alcuni server web proxy (per esempio polipo) usano il TDM nel pipelining HTTP di transazioni HTTP multiple sulla stessa connessione TCP/IP.

I metodi di comunicazione Carrier sense multiple access e multidrop sono simili al time-division multiplexing in quanto più flussi di dati sono separati dal tempo sullo stesso mezzo, ma poiché i segnali hanno origini separate invece di essere combinati in un unico segnale, sono meglio visti come metodi di accesso al canale, piuttosto che una forma di multiplexing.

TD è una tecnologia di multiplazione legacy che fornisce ancora la spina dorsale della maggior parte delle reti nazionali di telefonia fissa in Europa, fornendo la voce 2m/bit e le porte di segnalazione sulle centrali telefoniche a banda stretta come il DMS100. Ogni porta E1 o 2m/bit TDM fornisce 30 o 31 timeslot di voce nel caso dei sistemi di segnalazione CCITT7 e 30 canali di voce per i sistemi di segnalazione Q931, DASS2, DPNSS, V5 e CASS collegati al cliente.

Polarization-division multiplexingEdit

Polarization-division multiplexing usa la polarizzazione della radiazione elettromagnetica per separare canali ortogonali. È in uso pratico nelle comunicazioni radio e ottiche, in particolare nei sistemi di trasmissione in fibra ottica da 100 Gbit/s per canale.

Multiplazione di momento angolare orbitaleModifica

La multiplazione di momento angolare orbitale è una tecnica relativamente nuova e sperimentale per la multiplazione di più canali di segnali trasportati utilizzando la radiazione elettromagnetica su un singolo percorso. Può essere potenzialmente utilizzato in aggiunta ad altri metodi di multiplazione fisica per espandere notevolmente la capacità di trasmissione di tali sistemi. A partire dal 2012 è ancora nella sua fase iniziale di ricerca, con dimostrazioni di laboratorio su piccola scala di larghezze di banda fino a 2,5 Tbit/s su un singolo percorso di luce. Questo è un argomento controverso nella comunità accademica, con molti che sostengono che non è un nuovo metodo di multiplazione, ma piuttosto un caso speciale di multiplazione a divisione spaziale.

Multiplazione a divisione di codiceModifica

La multiplazione a divisione di codice (CDM), l’accesso multiplo a divisione di codice (CDMA) o lo spettro diffuso è una classe di tecniche in cui diversi canali condividono contemporaneamente lo stesso spettro di frequenza, e questa larghezza di banda spettrale è molto più alta del bit rate o symbol rate. Una forma è il frequency hopping, un’altra è lo spread spectrum a sequenza diretta. In quest’ultimo caso, ogni canale trasmette i suoi bit come una sequenza codificata di impulsi specifici del canale, chiamati chip. Il numero di chip per bit, o chip per simbolo, è il fattore di diffusione. Questa trasmissione codificata è tipicamente realizzata trasmettendo una serie unica di brevi impulsi dipendenti dal tempo, che sono collocati all’interno di tempi di chip all’interno del tempo di bit più grande. Tutti i canali, ognuno con un codice diverso, possono essere trasmessi sulla stessa fibra o canale radio o altro mezzo, e demultiplexati in modo asincrono. I vantaggi rispetto alle tecniche convenzionali sono che la larghezza di banda variabile è possibile (proprio come nel multiplexing statistico), che l’ampia larghezza di banda permette uno scarso rapporto segnale-rumore secondo il teorema di Shannon-Hartley, e che la propagazione multi-path nella comunicazione wireless può essere combattuta da ricevitori rake.

Un’applicazione significativa del CDMA è il Global Positioning System (GPS).