11 Multipleksing

1. D0 MUX DEMUX D1 D2 D0 D1 D3 D2 D3 EN S0 S1 EN S0 S1 Figur 11.1 Multiplekser og demultiplekser. 11 Multipleksing • Multipleksing benyttes når flere kanaler skal sendes på samme fysiske overføringslinje eller ved radiooverføring. • Oppnår bedre utnyttelse av kapasiteten ved at båndbredden deles opp i flere kanaler.

2. Overføring ved multipleksing • Overføringslinjen kan være en kabel, en radioforbindelse eller en 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 benyttes både ved kabel- og radioforbindelser. • (Multipleksing ved fiberoptiske kabler er beskrevet i kap. 6.)

3. Frekvensdelt multipleksing, FDM • Et frekvensområde deles inn i flere uavhengige mindre frekvensområder der hvert område utgjør en kanal. • Frekvensavstand og båndbredde per kanal vil være avhengig av høyeste signalfrekvens. • Eksempel fra telefonnettet: • Hver telefonkanal opptar et frekvensområde på 4000 Hz, som er tilstrekkelig for overføring av vanlige analoge talesignaler. • Har vi en båndbredde på 64 kHz til disposisjon, kan vi i prinsippet overføre 16 kanaler (64 kHz : 4 kHz = 16) samtidig ved hjelp av FDM. (Da har vi ingen frekvensavstand mellom kanalene.)

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 Sender Mottaker Frekvensdelt multipleksing Figur 11.2 Frekvensdelt multipleksing (FDM).

5. Figur 11.3 Frekvensdelt multipleksing, frekvensfordeling. Tildelt frekvensbånd f1 f2 f3 f4 f FDM frekvensfordeling • FDM brukes ved overføring av analoge signaler ved radiokommunikasjon og tradisjonell kringkasting (AM og FM) og fjernsynsoverføring. • For eksempel ligger FM-båndet for vanlig radiokringkasting fra 87,5 til 108 MHz med en frekvensavstand på 200 kHz mellom hver kanal. • Brukes også digitalt i mobiltelefonsystemet GSM i kombinasjon med tidsdelt multipleksing. • Fordel ved at det kan sendes på alle kanaler kontinuerlig og samtidig uten at de påvirker hverandre.

6. COFDM • COFDM (Coded Orthogonal Frequency Devided Multiplexing) er en form for frekvensdelt multipleksing som benyttes ved digital overføring. • Metoden går ut på å spre digitale koder over en rekke frekvenser. • Hver kanal har sin digitale kode. • Utnytter frekvensspekteret på en mer effektiv måte. • Benyttes blant annet ved digital kringkasting (DAB). Mer info kan du finne på denne linken: COFDM http://www.digitalradiotech.co.uk/

7. Tidsdelt multipleksing, TDM • TDM går ut på å tildele i rekkefølge hver brukerkanal bestemte tidsintervall. • På sendersiden multiplekser og utgående kanaler. • På mottakersiden demultiplekser og inngående kanaler. • Hver kanal tildeles hver sin tilmålte tid kalt tidsluke innenfor en bestemt periode kalt ramme. • Prosessen gjentar 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 Sender Mottaker Tidsdelt multipleksing Figur 11.4 Tidsdelt multipleksing.

9. 0 MUX 0 DE-MUX Transmisjonslinje 7 7 Klokkefrekvens Klokkefrekvens Teller A Teller B Senderside Mottakerside • Figur 11.4 Tidsdelt multipleksing og hvordan dette i prinsippet kan løses ved hjelp av digitale komponenter for et overføringssystem for åtte kanaler og en overføringslinje. Multiplekser og demultiplekser

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 bit 8 bit 8 bit Brukes til rammelåsing Brukes til multirammelåsing (ramme 0) og signalering (ramme 1–15) Brukes til telefonkanaler Figur 11.5 PCM standard rammeorganisering ved hjelp av tidsdelt multipleksing.

11. PCM og TDM • I hver tidsluke overføres de åtte bitene som fremkommer ved hver punktprøve ved hjelp av PCM. • 30 av de 32 tidslukene benyttes til talekanaler. • I tidsluke 0 og tidsluke 16 sendes synkroniseringskoder for å sikre at sender og mottaker arbeider synkront. • Ved PCM er vanlig punktprøvefrekvens 8 kHz. Med 8 bit per punktprøve og 32 tidsluker blir den totale bit-frekvensen: 8 x 8 x 32 kbps = 2048 kbps = 2,048 Mbp • En ramme har en varighet på 125 µs. • En tidsluke vil da ha en varighet på 125/32 µs = 3,9 µs.

12. Tidsdelt multipleksing aksess, TDMA • TDMA (Time Devision Multiplexing Access) er en digital multipleksteknikk for trådløs kommunikasjon. • Samme radiofrekvens deles opp i tidsluker og hver tidsluke representerer en brukerkanal. Dermed kan flere brukere benytte samme radiofrekvens samtidig. • TDMA benyttes blant annet i mobiltelefonssystemet GSM i kombinasjon med frekvensdelt multipleksing. Det brukes åtte tidsluker som gir åtte kanaler per radiofrekvens (nærmere beskrevet i kap. 12). • Dermed oppnås totalt sett et meget stort antall brukerkanaler. For mer 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 en digital radiooverføringsteknikk som benytter en såkalt spredt-spektrum-teknologi. • Alle brukerkanalene benytter hele frekvensspekteret innenfor det tilgjengelige frekvensområdet- • I stedet for å bruke forskjellige frekvenser for hver brukerkanal, brukes matematiske eller digitale koder som er satt sammen av ulike radiofrekvenser innenfor et smalbåndet område. • Hver brukerkanal har sin egen kode. • Hensikt å skaffe økt båndbredde i et fra før begrenset frekvenssystem. • Har også andre klare fordeler som inkluderer større rekkevidde og sikrere kommunikasjon. • Velegnet for trådløs dataoverføring med relativt høye hastigheter, opp til 2 Mbps. • Benyttes i 3G mobiltelefonnett UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) • gir fordeler med hensyn til økt kapasitet, forbedret talekvalitet og god sikkerhet mot avlytting. • En videreutvikling av CDMA er WCDMA (Wideband CDMA) som kan operere med dataoverføringshastigheter opp til 10 Mbps.