FDM, TDM en WDM: multiplextechnologie uitgelegd

Wat is multiplextechnologie?

Het kerndoel van multiplexing is om meerdere onafhankelijke signalen hetzelfde transmissiekanaal te laten delen. Door verschillende "dimensies/parameters" te selecteren om signalen te isoleren, wordt het linkgebruik verbeterd. Op het gebied van glasvezelcommunicatie wordt het ook algemeen beschouwd als een belangrijk middel om de capaciteit van de bestaande glasvezelinfrastructuur uit te breiden. De meest gebruiktemultiplex techniekenerbij betrekkenFrequentieverdelingsmultiplexing (FDM), Tijdverdelingsmultiplexing (TDM), EnGolflengteverdelingsmultiplexing (WDM). We zullen ons concentreren op het verstrekken van een-diepgaande dekking van deze technologieën.

Belangrijkste verschillen

De verschillen tussenFrequentieverdelingsmultiplexing (FDM), Tijdverdelingsmultiplexing (TDM), EnGolflengteverdelingsmultiplexing (WDM)kan worden begrepen via het concept van "resource-partitionering":

FDM (frequentieverdelingsmultiplexing): Verdeelt de totale bandbreedte in meerdere frequentie-intervallen, waarbij elk signaal tegelijkertijd binnen zijn eigen frequentieband wordt verzonden.

TDM (Time Division Multiplexing): Verdeelt het transmissieproces in opeenvolgende tijdsegmenten/slots, waarbij elk signaal opeenvolgend wordt verzonden volgens tijdslots; elk kan de volledige bandbreedte gebruiken tijdens zijn eigen tijdslot.

WDM (golflengteverdelingsmultiplexing): Gebruikt verschillende golflengten (optische dragers) op dezelfde optische vezel om verschillende kanalen te transporteren, waardoor parallelle transmissie van meerdere optische signalen mogelijk wordt. Deze benadering is vergelijkbaar met het frequentiedelingsconcept, maar het draagmedium is licht.

Wat is FDM?

FDMis een typische 'kanaalverdeling'-methode: het splitst de verbindingsbandbreedte op in meerdere logische sub-kanalen, waarbij elk signaal wordt toegewezen aan een specifieke frequentieband en wordt overgedragen naar het overeenkomstige sub-kanaal via filtering, modulatie en andere technieken. Om wederzijdse interferentie tussen aangrenzende sub-kanalen te verminderen, maakt de techniek doorgaans gebruik van bewakingsbanden om frequentiebanden te isoleren.

Typische toepassingen: FDMwordt veel gebruikt in televisie-uitzendingen, transponders voor satellietcommunicatie en lange-lijnen in traditionele telefoonnetwerken. Het belangrijkste voordeel van deze technologie is dat alle kanalen gelijktijdig en continu kunnen zenden zonder dat nauwkeurige tijdsynchronisatie nodig is, maar vanwege de behoefte aan bewakingsbanden en complexe filters is het spectrumgebruik relatief laag.
 

Wat is TDM?

TDMwijst meerdere signalen toe aan verschillende tijdposities: de zender verdeelt tijdframes in meerdere tijdslots, waarbij elke dienst verzendt volgens de slotreeks; de ontvanger herstelt elke datastroom volgens dezelfde timingregels.

Optische tijdverdelingsmultiplexing (OTDM), vaak gezien in optische communicatie, is een variant vanTDM. Het maakt gebruik van de tijdresolutiecapaciteit van optische pulsen om meerdere optische kanalen met lage- snelheid binnen een vaste klokcyclus te interleaven, waardoor de effectieve transmissiesnelheid wordt verhoogd. Naarmate de pulsen echter smaller worden en de afstand groter wordt, worden spreiding en andere problemen prominenter, waardoor overeenkomstige compensatiemaatregelen nodig zijn.

Typische toepassingen: TDM-technologiewordt veel toegepast in T1/E1 digitale telefoonlijnen, GSM en andere 2G mobiele netwerken, TDMA satellietcommunicatiesystemen en SONET/SDH synchrone optische netwerken. Het belangrijkste voordeel vanTDMis de afwezigheid van overspraak tussen kanalen en volledige benutting van de gehele bandbreedte, waardoor het bijzonder geschikt is voor digitale signaaloverdracht, hoewel het nauwkeurige tijdsynchronisatie vereist.
 

Wat is WDM?

Golflengteverdelingsmultiplexing (WDM)implementeert 'golflengte-gebaseerd parallellisme' op optische vezels, waarbij meerdere optische dragers van verschillende golflengten in dezelfde vezel worden gecombineerd voor transmissie, en ze vervolgens worden gescheiden op golflengte aan het andere uiteinde. Een belangrijk technisch kenmerk is dat elk golflengtekanaal grotendeels protocol- en snelheidsontkoppeling kan bereiken.

Twee gemeenschappelijkeWDMsystemen zijnCWDMEnDWDM (Multiplexing met dichte golflengteverdeling). Ze delen hetzelfde principe, maar verschillen voornamelijk wat betreft golflengteafstand, aantal beschikbare kanalen en afhankelijkheid van optische domeinversterkingsmogelijkheden.

De aanpak van capaciteitsuitbreiding vanWDMis doorgaans gedetailleerder: golflengtekanalen kunnen indien nodig worden toegevoegd om de capaciteit te vergroten. Dit betekent echter ook een toename van multiplexing/demultiplexing, optische energiebeheerapparaten en een grotere technische complexiteit, met een overeenkomstige toename van de systeemcomplexiteit en operationele vereisten.
 

Vergelijking-per-zijkant van FDM, TDM en WDM

Conclusie

FDMis geschikt voor scenario's met "frequentiebandkanaalverdeling", met technische focus op frequentiebandisolatie en filterimplementatie.

TDMsluit nauwer aan bij de temporele organisatie van digitale systemen, met een sterkere afhankelijkheid van synchronisatie-, frame- en tijdslotstructuren.

WDMis een van de meest voorkomende benaderingen van capaciteitsuitbreiding in de EUglasvezelnetwerken, waardoor het draagvermogen van enkele- vezels aanzienlijk wordt vergroot door middel van golflengteparallellisme. In echte optische netwerken is het gebruikelijk om meerdere multiplexmethoden te combineren om betere transmissie- en evolutieresultaten te bereiken.