Multiplexing is een techniek die wordt gebruikt om meerdere datastromen te combineren en via één medium te verzenden. Het proces van het combineren van de datastromen staat bekend als multiplexen en de hardware die voor multiplexen wordt gebruikt, staat bekend als een multiplexer.

Multiplexen wordt bereikt met behulp van een apparaat genaamd Multiplexer ( MUX ) dat n invoerlijnen combineert om één enkele uitvoerlijn te genereren. Multiplexing volgt veel-op-één, dat wil zeggen, n invoerlijnen en één uitvoerlijn.

Demultiplexen wordt bereikt met behulp van een apparaat genaamd Demultiplexer ( DEMUX ) beschikbaar aan de ontvangende kant. DEMUX scheidt een signaal in zijn componentsignalen (één ingang en n uitgangen). Daarom kunnen we zeggen dat demultiplexing de één-op-veel-aanpak volgt.

Waarom multiplexen?

• Het transmissiemedium wordt gebruikt om het signaal van zender naar ontvanger te verzenden. Het medium kan slechts één signaal tegelijk hebben.
• Als er meerdere signalen zijn om één medium te delen, moet het medium zo worden verdeeld dat elk signaal een deel van de beschikbare bandbreedte krijgt. Bijvoorbeeld: als er 10 signalen zijn en de bandbreedte van het medium 100 eenheden bedraagt, dan worden de 10 eenheden door elk signaal gedeeld.
• Wanneer meerdere signalen het gemeenschappelijke medium delen, bestaat de kans op botsing. Om dergelijke botsingen te voorkomen, wordt het multiplexconcept gebruikt.
• Transmissiediensten zijn erg duur.

Geschiedenis van multiplexen

• Multiplexingtechniek wordt veel gebruikt in de telecommunicatie, waarbij meerdere telefoongesprekken via één draad worden gevoerd.
• Multiplexing ontstond begin jaren zeventig van de negentiende eeuw in de telegrafie en wordt nu veel gebruikt in de communicatie.
• George Owen Squier ontwikkelde de multiplexing van telefoonmaatschappijen in 1910.

Concept van multiplexen

• De 'n'-ingangslijnen worden verzonden via een multiplexer en de multiplexer combineert de signalen om een ​​samengesteld signaal te vormen.
• Het samengestelde signaal wordt door een demultiplexer gevoerd en demultiplexer scheidt een signaal in componentsignalen en brengt deze over naar hun respectievelijke bestemmingen.

Voordelen van multiplexen:

• Er kunnen meer dan één signaal via één medium worden verzonden.
• De bandbreedte van een medium kan effectief worden benut.

Multiplextechnieken

Multiplextechnieken kunnen worden geclassificeerd als:

Frequentieverdelingsmultiplexing (FDM)

• Het is een analoge techniek.
Multiplexing van frequentieverdelingis een techniek waarbij de beschikbare bandbreedte van één transmissiemedium wordt onderverdeeld in meerdere kanalen.

• In het bovenstaande diagram is een enkel transmissiemedium onderverdeeld in verschillende frequentiekanalen, en elk frequentiekanaal wordt aan verschillende apparaten gegeven. Apparaat 1 heeft een frequentiekanaal met een bereik van 1 tot 5.
• De ingangssignalen worden met behulp van modulatietechnieken omgezet in frequentiebanden en door een multiplexer gecombineerd om een ​​samengesteld signaal te vormen.
• Het belangrijkste doel van de FDM is om de beschikbare bandbreedte onder te verdelen in verschillende frequentiekanalen en deze toe te wijzen aan verschillende apparaten.
• Met behulp van de modulatietechniek worden de ingangssignalen in frequentiebanden verzonden en vervolgens gecombineerd om een ​​samengesteld signaal te vormen.
• De draaggolven die worden gebruikt voor het moduleren van de signalen staan ​​bekend als subdragers . Ze worden weergegeven als f1,f2..fn.
FDMwordt voornamelijk gebruikt in radio-uitzendingen en tv-netwerken.

Voordelen van FDM:

• FDM wordt gebruikt voor analoge signalen.
• FDM-proces is een zeer eenvoudige en gemakkelijke modulatie.
• Een groot aantal signalen kan tegelijkertijd via een FDM worden verzonden.
• Er is geen synchronisatie tussen zender en ontvanger vereist.

Nadelen van FDM:

formaat Java-tekenreeks

• FDM-techniek wordt alleen gebruikt als kanalen met lage snelheid vereist zijn.
• Het lijdt aan het probleem van overspraak.
• Er is een groot aantal modulators vereist.
• Het vereist een kanaal met hoge bandbreedte.

Toepassingen van FDM:

• FDM wordt vaak gebruikt in tv-netwerken.
• Het wordt gebruikt in FM- en AM-uitzendingen. Elk FM-radiostation heeft verschillende frequenties en deze worden gemultiplext om een ​​samengesteld signaal te vormen. Het gemultiplexte signaal wordt in de lucht verzonden.

Golflengteverdelingsmultiplexing (WDM)

• Wavelength Division Multiplexing is hetzelfde als FDM, behalve dat de optische signalen via de glasvezelkabel worden verzonden.
• WDM wordt gebruikt op glasvezel om de capaciteit van een enkele vezel te vergroten.
• Het wordt gebruikt om de hoge datasnelheid van glasvezelkabels te benutten.
• Het is een analoge multiplextechniek.
• Optische signalen van verschillende bronnen worden gecombineerd om een ​​bredere lichtband te vormen met behulp van een multiplexer.
• Aan de ontvangende kant scheidt de demultiplexer de signalen om ze naar hun respectievelijke bestemmingen te verzenden.
• Multiplexen en demultiplexen kan worden bereikt met behulp van een prisma.
• Prisma kan een rol vervullen als multiplexer door de verschillende optische signalen te combineren om een ​​samengesteld signaal te vormen, en het samengestelde signaal wordt verzonden via een optische vezelkabel.
• Prisma voert ook een omgekeerde bewerking uit, dat wil zeggen het demultiplexen van het signaal.

Multiplexing in tijdverdeling

• Het is een digitale techniek.
• Bij de Frequency Division Multiplexing-techniek werken alle signalen tegelijkertijd met een verschillende frequentie, maar in het geval van de Time Division Multiplexing-techniek werken alle signalen op dezelfde frequentie met een verschillende tijd.
• In Time Division Multiplexing-techniek , wordt de totale beschikbare tijd in het kanaal verdeeld over verschillende gebruikers. Daarom krijgt elke gebruiker een ander tijdsinterval toegewezen, ook wel een tijdslot genoemd, waarop gegevens door de afzender moeten worden verzonden.
• Een gebruiker neemt voor een bepaalde tijd de controle over het kanaal over.
• Bij de Time Division Multiplexing-techniek worden gegevens niet tegelijkertijd verzonden, maar worden de gegevens één voor één verzonden.
• Bij TDM wordt het signaal verzonden in de vorm van frames. Frames bevatten een cyclus van tijdslots waarin elk frame een of meer slots bevat die aan elke gebruiker zijn toegewezen.
• Het kan worden gebruikt om zowel digitale als analoge signalen te multiplexen, maar wordt voornamelijk gebruikt om digitale signalen te multiplexen.

Er zijn twee soorten TDM:

• Synchrone TDM
• Asynchrone TDM

Synchrone TDM

• Een synchrone TDM is een techniek waarbij aan elk apparaat vooraf een tijdslot wordt toegewezen.
• Bij synchrone TDM krijgt elk apparaat een bepaald tijdslot, ongeacht of het apparaat de gegevens bevat of niet.
• Als het apparaat geen gegevens heeft, blijft het slot leeg.
• Bij Synchrone TDM worden signalen verzonden in de vorm van frames. Tijdslots zijn georganiseerd in de vorm van frames. Als een apparaat geen gegevens heeft voor een bepaald tijdslot, wordt het lege slot verzonden.
• De meest populaire synchrone TDM zijn T-1-multiplexing, ISDN-multiplexing en SONET-multiplexing.
• Als er n apparaten zijn, zijn er n slots.

Concept van synchrone TDM

In de bovenstaande figuur is de synchrone TDM-techniek geïmplementeerd. Aan elk apparaat wordt een tijdslot toegewezen. De tijdslots worden verzonden ongeacht of de afzender gegevens moet verzenden of niet.

Nadelen van synchrone TDM:

• De capaciteit van het kanaal wordt niet volledig benut, omdat ook de lege slots worden verzonden zonder gegevens. In de bovenstaande afbeelding is het eerste frame volledig gevuld, maar in de laatste twee frames zijn enkele slots leeg. Daarom kunnen we zeggen dat de capaciteit van het kanaal niet efficiënt wordt benut.
• De snelheid van het transmissiemedium moet groter zijn dan de totale snelheid van de invoerlijnen. Een alternatieve benadering van de synchrone TDM is asynchrone tijdverdelingsmultiplexing.

Asynchrone TDM

• Een asynchrone TDM wordt ook wel statistische TDM genoemd.
• Een asynchrone TDM is een techniek waarbij tijdslots niet vastliggen zoals bij synchrone TDM. Tijdslots worden alleen toegewezen aan die apparaten die de gegevens moeten verzenden. Daarom kunnen we zeggen dat Asynchronous Time Division multiplexor alleen de gegevens van actieve werkstations verzendt.
• Een asynchrone TDM-techniek wijst de tijdslots dynamisch toe aan de apparaten.
• Bij asynchrone TDM kan de totale snelheid van de ingangslijnen groter zijn dan de capaciteit van het kanaal.
• Asynchrone Time Division-multiplexor accepteert de binnenkomende gegevensstromen en creëert een frame dat alleen gegevens bevat, zonder lege slots.
• In Asynchrone TDM bevat elk slot een adresgedeelte dat de bron van de gegevens identificeert.

• Het verschil tussen asynchrone TDM en synchrone TDM is dat veel slots in synchrone TDM ongebruikt zijn, maar dat in asynchrone TDM slots volledig worden benut. Dit leidt tot een kleinere transmissietijd en een efficiënter gebruik van de capaciteit van het kanaal.
• Als er in Synchrone TDM n verzendende apparaten zijn, zijn er n tijdslots. Als er in asynchrone TDM n verzendende apparaten zijn, zijn er m tijdslots waarin m kleiner is dan n ( M).
• Het aantal slots in een frame hangt af van de statistische analyse van het aantal invoerlijnen.

Concept van asynchrone TDM

In het bovenstaande diagram zijn er vier apparaten, maar slechts twee apparaten verzenden de gegevens, namelijk A en C. Daarom worden de gegevens van A en C alleen via de transmissielijn verzonden.

Het frame van het bovenstaande diagram kan worden weergegeven als:

De bovenstaande figuur laat zien dat het datagedeelte het adres bevat om de bron van de gegevens te bepalen.