Download
1 / 47
490 likes | 940 Views
استفاده بهینه از پهنای باند. مالتی پلکسینگ FDM WDM TDM همزمان TDM آماری طیف گسترده FHSS DSSS. مالتی پلکسینگ. اهداف استفاده بهینه از پهنای باند بالا بردن کارائی از طریق مالتی پلکسینگ خصوصی سازی انتقال از طریق طیف گسترده
E N D
استفاده بهینه از پهنای باند • مالتی پلکسینگ • FDM • WDM • TDM همزمان • TDM آماری • طیف گسترده • FHSS • DSSS
مالتی پلکسینگ • اهداف استفاده بهینه از پهنای باند • بالا بردن کارائی از طریق مالتی پلکسینگ • خصوصی سازی انتقال از طریق طیف گسترده • مالتی پلسینگ: در صورتیکه پهنای باند رسانه انتقال بین دو ایستگاه بیشتر از پهنای باند مورد نیاز ایستگاه ها باشد، میتوان این پهنای باند (کانال) را توسط تکنیک های مالتی پلکسینگ با ایستگاه های دیگر به اشتراک گذاشت • انواع مالتی پلسینگ • با تقسیم فرکانسی • با تقسیم طول موج • با تقسیم زمانی • همزمان • آماری
مالتی پلسینگ با تقسیم فرکانسی (FDM) • مالتی پلسینگ آنالوگ برای ترکیب فرکانسهای آنالوگ
مثال • با فرض پهنای باند یک کانال صوتی برابر 4 kHz، سه کانال صوتی بایستی با هم ترکیب شده و روی یک کانال انتقال با پهنای باند 12 kHz ارسال شوند. پهنای باند کانال انتقال بین فرکانسهای 20 تا 32 kHz است. • با استفاده از مالتی پلکسینگ تقسیم فرکانسی بایستی: • ابتدا هرکدام از کانالهای صوتی را به فرکانسهای 20-32 منتقل کنیم • کانال اول باند فرکانسی 20-24، دوم باند 24-28، سوم باند 28-32 • سپس ترکیب این سه کانال قابل انتقال روی لینک خواهد بود
مثال • پنج کانال هرکدام با پهنای باند 100 kHz بروش FDM با هم ترکیب میشوند. با فرض یک فاصله 10 kHz بین هر کانال برای امکان جداسازی، حداقل پهنای باند لینک انتقال را برای پرهیز از تداخل پیدا کنید. • برای جداسازی پنج کانال به 4 فاصله نیاز است. داریم: • 5 × 100 + 4 × 10 = 540 kHz
مالتی پلکسینگ با تقسیم طول موج (WDM) • مالتی پلکسینگ آنالوگ، نسخه FDM برای سیگنال های نوری • ترکیب طول موج های سیگنال های ورودی برای استفاده بهینه از طول موج گسترده فیبر نوری
Prisms in wavelength-division multiplexing and demultiplexing
مالتی پلکسینگ تقسیم زمانی (TDM) • عبارت از ترکیب چند کانال با نرخ داده پائین و بدست آوردن یک کانال با نرخ بالا
TDM همزمان • کانال های با نرخ داده مساوی با هم ترکیب و فریم هائی با نرخ داده بیشتر تشکیل میدهند • در TDM همزمان، نرخ داده در لینک انتقال n برابر و مدت هر واحد سیگنال 1/n برابر است
مثال • در یک سیستم TDMهمزمان نرخ داده برای سه کانال ورودی 1 kbps است. اگر در هر مرحله از زمان 1 بیت مالتی پلکس شود، مدت زمان • هر واحد (تایم اسلات) ورودی • هر واحد خروجی • هر فریم • نرخ داده ورودی = 1 kbps مدت هر بیت = 1 ms (برابر مدت هر واحد ورودی) • مدت هر واحد خروجی بایستی 1/3 برابر واحد ورودی باشد 1/3 ms • هر فریم سه واحد خروجی حمل میکند 1/3 × 3 = 1 ms
مثال • در شکل زیر در هر مرحله 1 بیت بصورت TDM همزمان مالتی پلکس میشود. مقادیر زیر را بدست آورید • مدت هر بیت ورودی • مدت هر بیت خروجی • نرخ بیت خروجی • نرخ فریم
حل • نرخ بیت ورودی = 1 Mbps مدت هر بیت = 1 µs • مدت هر بیت خروجی ¼ برابر مدت بیت ورودی است ¼ µs • نرخ بیت خروجی از مدت بیت خروجی حاصل میشود 4 Mbps • نرخ فریم از نظر مقدار همیشه برابر نرخ بیت ورودی است 1,000,000 frame/s
مثال • چهار کانال 1 kbps با 1 بیت در هر مرحله هم مالتی پلکس میشوند. • مدت هر بیت پیش از مالتی پلکسینگ • سرعت انتقال لینک • مدتهر نمونه سیگنال (تایم اسلات) • مدت هر فریم را بدست آورید • مدت هر بیت پیش از مالتی پلکسینگ = 1/1 kbps = 1 ms • نرخ انتقال لینک = 4 برابر نرخ داده هر کانال ورودی است 4 kbps • مدت هر تایم اسلات = ¼ مدت هر بیت ورودی 250 µs • مدت فریم همیشه برابر مدت واحد داده ورودی (بیت ورودی در این مثال 1 ms
Interleaving • پیاده سازی TDM همزمان با سوئیچ های چرخشی همزمان میسر است • سوئیچ ها با سرعت برابر و بطور همزمان بین ورودی ها حرکت کرده و در هر لحظه بخشی از داده یک کانال ورودی (بیت، بایت ...) را میخواند
مثال • چهار کانال 100 kBps با 1 بایت در هر مرحله هم مالتی پلکس میشوند. • طول هر فریم • مدت فریم • نرخ فریم • نرخ بیت لینک را بدست آورید
مثال • هر فریم 1 بایت از هر کانال را حمل میکند طول فریم = 4 بایت (32 بیت) • نرخ فریم 100,000 frame/s • نرخ بیت لینک 100,000 × 32 = 3200 kbps
مثال • چهار کانال 100 kbps با 2 بیت در هر مرحله هم مالتی پلکس میشوند. • نرخ فریم • مدت فریم • نرخ بیت • مدت بیت را بدست آورید
مثال • لینک 50,000 فریم را در هر ثانیه حمل میکند مدت فریم = 20 µs • هر فریم 8 بیت حمل میکند نرخ بیت لینک 8 × 50,000 = 400 kbps • مدت بیت 1/400 = 2.5 µs
مشکلات TDM همزمان، تایم اسلات خالی • در منابعی که داده برای ارسال ندارند تایم اسلات آنها خالی خواهد ماند • بخشی از ظرفیت لینک انتقال استفاده نمیشود
مالتی پلکسینگ چند سطحی • در منابعی که داده کمتر برای ارسال دارند بشرطی که با ترکیب چند منبع به نرخ نرخ منابع دیگر رسید میتوان از مراحل مالتی پلکسینگ پائینتر استفاده کرد
مثال • چهار منبع هرکدام 250 سمبل (کاراکتر) در ثانیه تولید میکنند. اگر interleaving با یک کاراکتر انجام شده و یک بیت برای همزمانی هر فریم استفاده شود • نرخ داده هر منبع • مدت هر کاراکتر • نرخ فریم • طول فریم (تعداد بیت) • نرخ بیت را بدست آورید
حل • نرخ داده هر منبع 250 × 8 = 2000 bps • هر منبع 250 کاراکتر در ثانیه تولید میکند مدت هر کاراکتر 1/250 = 4 ms • نرخ فریم 250 frame/s • هر فریم 4 کاراکتر و یک بیت همزمانی حمل میکند طول فریم (تعداد بیت) = 33 بیت
کاربرد TDM سلسله مراتب دیجیتال در شبکه تلفن (سیستم امریکا)
TDM آماری (غیر همزمان) • مشکل TDM همزمان • تضمینی برای استفاده بهینه از ظرفیت لینک ارتباطی نیست • تایم اسلات های مورد استفاده دارای اندازه ثابت هستند مشکل تایم اسلات خالی • در روش TDM آماری سرعت کل کانال های ورودی میتواند بیشتر از سرعت لینک انتقال باشد • در روش آماری تعداد تایم اسلات ها کمتر از تعداد ورودیها است (در روش همزمان به تعداد ورودی باید تایم اسلات وجود داشته باشد) • فرض اصلی: منابع ورودی همیشه دارای داده قابل ارسال نیستند پس میتوان از لینک با ظرفیت پائینتری استفاده کرد • تایم اسلات روش آماری شامل بخشی overhead برای آدرس دهی است
طیف گسترده (Spread Spectrum) • در روش های طیف گسترده، سیگنال های منابع مختلف با هم ترکیب میشوند و تشکیل پهنای باند بالاتری میدهند • هدف: تامین محرمانگی و جلوگیری از سرقت سیگنال • تکنیکهای طیف گسترده مقداری اطلاعات زائد به داده اضافه میکنند • روش ها: • Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) • Direct SequenceSpread Spectrum Synchronous (DSSS)
