11 Multipleksing

1. D0 MUX DEMUX D1 D2 D0 D1 D3 D2 D3 ein S0 S1 ein S0 S1 Figur 11.1 Multipleksar og demultipleksar. 11 Multipleksing • Multipleksing blir nytta når fleire kanalar skal sendast på same fysiske overføringslinje eller som radiooverføring. • Får utnytte kapasiteten betre fordi bandbreidda blir oppdelt i fleire kanalar.

2. Overføring ved multipleksing • Overføringslinja kan vere ein kabel, eit radiosamband eller ein fiberoptisk kabel. • I utgangspunktet har vi to former for multipleksing: • frekvensdelt multipleksing eller FDM (Frequency Devided Multiplexing) • tidsdelt multipleksing eller TDM (Time Division Multiplexing) • FDM og TDM kan nyttast både for kabel- og radiosamband. • (Multipleksing for fiberoptiske kablar er omtalt i kapittel 6.)

3. Frekvensdelt multipleksing, FDM • Eit frekvensområde blir inndelt i fleire uavhengige mindre frekvensområde der kvart område er ein kanal. • Frekvensavstand og bandbreidd per kanal er avhengige av høgaste signalfrekvens. • Døme frå telefonnettet: • Kvar telefonkanal tek opp eit frekvensområde på 4000 Hz, som er nok til å overføre vanlege analoge talesignal. • Har vi ei bandbreidd på 64 kHz til disposisjon, kan vi i prinsippet overføre 16 kanalar (64 kHz : 4 kHz = 16) samtidig ved hjelp av FDM. (Då har vi ingen frekvensavstand mellom kanalane.)

4. Kanal 1 Kanal 1 Overføringslinje Kanal 2 Kanal 2 D E M U X M U X Kanal 3 Kanal 3 Kanal 4 Kanal 4 Sendar Mottakar Frekvensdelt multipleksing Figur 11.2 Frekvensdelt multipleksing (FDM).

5. Figur 11.3 Frekvensdelt multipleksing, frekvensfordeling. Tildelt frekvensband f1 f2 f3 f4 f FDM frekvensfordeling • FDM blir brukt til å overføre analoge signal ved radiokommunikasjon og tradisjonell kringkasting (AM og FM) og fjernsynsoverføring. • FM-bandet for vanleg radiokringkasting ligg til dømes frå 87,5 til 108 MHz med ein frekvensavstand på 200 kHz mellom kvar kanal. • Blir også brukt digitalt i mobiltelefonsystemet GSM kombinert med tidsdelt multipleksing. • Fordel fordi det kan sendast på alle kanalar kontinuerleg og samtidig utan at dei påverkar kvarandre.

6. COFDM • COFDM (Coded Orthogonal Frequency Devided Multiplexing) er ei form for frekvensdelt multipleksing som blir nytta i digital overføring. • Metoden går ut på å spreie digitale kodar over fleire frekvensar. • Kvar kanal har sin digitale kode. • Utnyttar frekvensspekteret på ein meir effektiv måte. • Blir mellom anna nytta i digital kringkasting (DAB). Meir info kan du finne på denne linken: COFDM http://www.digitalradiotech.co.uk/

7. Tidsdelt multipleksing, TDM • TDM går ut på å tildele i rekkjefølgje kvar brukarkanal eigne tidsintervall. • På sendarsida multipleksar og utgåande kanalar. • På mottakarsida demultipleksar og inngåande kanalar. • Kvar kanal får tildelt kvar si tilmålte tid kalla tidsluke innanfor ein avgrensa periode kalla ramme. • Prosessen gjentek seg tidsluke for tidsluke og ramme for ramme.

8. Kanal 1 Kanal 1 Kanal 2 Kanal 2 D E M U X Overføringskanal M U X 4 3 2 1 4 3 2 1 4 3 2 1 Kanal 3 Kanal 3 Ramme Kanal 4 Tidsluker Kanal 4 Sendar Mottakar Tidsdelt multipleksing Figur 11.4 Tidsdelt multipleksing.

9. 0 MUX 0 DE-MUX Transmisjonslinje 7 7 Klokkefrekvens Klokkefrekvens Teljar A Teljar B Sendarside Mottakarside • Figur 11.4 Tidsdelt multipleksing og korleis det i prinsippet kan løysast ved hjelp av digitale komponentar for eit overføringssystem for åtte kanalar og ei overføringslinje. Multipleksar og demultipleksar

10. PCM og TDM rammeorganisering Multiramme (2 ms) = 16 rammer 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 2 3 0 15 16 17 29 30 31 3,9S TL 0 TL 16 TL 1-15 og 17-31 8 bitar 8 bitar 8 bitar Brukt til rammelåsing Brukt til multirammelåsing (ramme 0) og signalering (ramme 1–15) Brukt til telefonkanalar Figur 11.5 PCM standard rammeorganisering ved hjelp av tidsdelt multipleksing.

11. PCM og TDM • I kvar tidsluke blir dei åtte bitane overførte som kjem fram ved kvar punktprøve ved hjelp av PCM. • 30 av dei 32 tidslukene blir nytta til talekanalar. • I tidsluke 0 og tidsluke 16 blir det sendt synkroniseringskodar for å sikre at sendar og mottakar arbeider synkront. • Ved PCM er vanleg punktprøvefrekvens 8 kHz. Med åtte bitar per punktprøve og 32 tidsluker blir den totale bitfrekvensen: 8 x 8 x 32 kbps = 2048 kbps = 2,048 Mbp • Ei ramme varer 125 µs. • Ei tidsluke varer då 125/32 µs = 3,9 µs.

12. Tidsdelt multipleksing aksess, TDMA • TDMA, Time Devision Multiplexing Access, er ein digital multipleksteknikk for trådlaus kommunikasjon. • Same radiofrekvens blir oppdelt i tidsluker, og kvar tidsluke representerer ein brukarkanal. Dermed kan fleire brukarar nytte same radiofrekvens samtidig. • TDMA blir mellom anna nytta i mobiltelefonssystemet GSM kombinert med frekvensdelt multipleksing. Det blir brukt åtte tidsluker, som gir åtte kanalar per radiofrekvens (nærmare forklart i kapittel 12). • Dermed får vi totalt sett svært mange brukarkanalar. For meir informasjon kan du klikke deg inn på denne linken: SONY http://www.sonyericsson.com

13. Kodedelt multipleksing aksess, CDMA • CDMA, Code Division Multiple Access, er ein digital radiooverføringsteknikk som nyttar spreidd-spektrum-teknologi. • Alle brukarkanalane nyttar heile frekvensspekteret innanfor det tilgjengelege frekvensområdet. • I staden for å bruke ulike frekvensar for kvar brukarkanal blir det brukt matematiske eller digitale kodar som er sette saman av ulike radiofrekvensar innanfor eit smalbanda område. • Kvar brukarkanal har sin eigen kode. • Formålet er å skaffe større bandbreidd i eit frekvenssystem som frå før er avgrensa. • Har også andre klare fordelar som rekkjevidd og sikrare kommunikasjon. • Veleigna for trådlaus dataoverføring med relativt høg fart, opp til 2 Mbps. • Blir nytta i 3G mobiltelefonnett UMTS, Universal Mobile Telecommunication System. • Gir fordelar som større kapasitet, betre talekvalitet og god sikring mot avlytting. • Ei vidareutvikling av CDMA er WCDMA, Wideband CDMA, som kan operere med dataoverføringsfart opp til 10 Mbps.