Erdvės padalijimo tankinimas: diagrama, veikimas, pranašumai, trūkumai ir taikymas

Multipleksavimas telekomunikacijų ir kompiuterių tinkluose yra technikos rūšis, naudojama norint sujungti ir perduoti daugybę duomenų signalų vienoje terpėje. Viduje multipleksavimas metodas, multiplekseris (MUX) aparatinė įranga atlieka svarbų vaidmenį siekiant multipleksavimo, sujungiant „n“ įvesties linijas, kad būtų sukurta viena išvesties linija. Taigi šis metodas daugiausia remiasi daug su vienu koncepcija, kuri reiškia n įvesties linijas ir vieną išvesties liniją. Yra įvairių tipų tankinimo metodų, tokių kaip; FDM, TDM, CDM , SDM ir OFDM. Šiame straipsnyje pateikiama trumpa informacija apie vieną iš tankinimo metodų tipų, pvz. erdvinio padalijimo tankinimas arba SDM.

Kas yra erdvinio padalijimo tankinimas (SDM)?

Multipleksavimo technika belaidžiame tinkle komunikacijos sistema naudojamas sistemos pajėgumui padidinti, paprasčiausiai išnaudojant fizinį vartotojų atskyrimą, yra žinomas kaip erdvinio padalijimo multipleksavimas arba erdvinio padalijimo tankinimas (SDM). Taikant šią multipleksavimo techniką, keletas antenos yra naudojami abiejuose siųstuvo ir imtuvo galuose lygiagrečiams ryšio kanalams sukurti. Šie ryšio kanalai yra nepriklausomi vienas nuo kito, o tai leidžia keliems vartotojams vienu metu perduoti duomenis panašioje dažnių juostoje, išskyrus trukdžius.

Belaidžio ryšio sistemos pajėgumą galima pagerinti tiesiog įtraukiant daugiau antenų, kad būtų sudaryti daugiau nepriklausomų kanalų. Ši tankinimo technika dažniausiai naudojama belaidžio ryšio sistemose, tokiose kaip; Bevielis internetas, palydovinio ryšio sistemos ir korinio ryšio tinklai.

SDM povandeninio optinio kabelio pavyzdys

Erdvės padalijimo tankinimas povandeninio optinio kabelio taikyme yra padalintas į tris perdavimo sistemas; vieno branduolio pluošto C juosta, vieno branduolio pluošto C+L juosta ir kelių branduolių pluošto C juostos perdavimas. Trijų perdavimo sistemų šviesos kelio diagrama parodyta žemiau.

Vieno branduolio pluošto C juosta povandeninio optinio kabelio perdavimo sistemoje yra aprūpinta tik EDFA įranga, skirta signalui pagerinti. EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier) ​​yra vienos rūšies OFA, kuri yra optinis stiprintuvas per erbio jonus, esančius optinio pluošto šerdyje. EDFA turi keletą funkcijų, tokių kaip; mažas triukšmas, didelis stiprinimas ir poliarizacijos nepriklausomas. Jis sustiprina optinius signalus 1,55 μm (arba) 1,58 μm diapazone.

Vieno branduolio C+L juostos perdavimo sistemai reikia dviejų EDFA, kad atitinkamai pagerintų dviejų juostų signalus. Daugiagyslė skaidulų C juostos perdavimo sistema yra labai sudėtinga ir reikalauja išpūsti kiekvieną skaidulų šerdį ir įvesti ją į signalo stiprintuvą, o po to ventiliuoti stiprintuvo signalą į daugiagyslį skaidulinį kabelį.

Kai 3 kanalų perdavimo sistemos signalo ir triukšmo santykis yra apie 9,5 dB, vieno branduolio pluošto C+L juostos perdavimo sistemai reikia 37 optinio pluošto porų, kad būtų pasiektas maksimalus optinio kabelio perdavimo pajėgumas.

Daugiagyslei skaidulų C juostos perdavimo sistemai reikia 19–20 porų skaidulų, kad būtų pasiektas didžiausias perdavimo pajėgumas. Vieno branduolio pluošto C+L juostos perdavimo sistemai reikia tik trylikos šviesolaidinių kabelių porų, kad būtų paskleistas didžiausias pajėgumas; tačiau didžiausia jo talpa sudaro 70 % viengyslių C juostos skaidulų perdavimo.

SDM technologijoje kiekvieno povandeninio optinio kabelio atstumas yra 60 km, kad būtų galima apskaičiuoti reikiamą trijų perdavimo sistemų įtampą. Vieno branduolio C juostai ir C+L juostai reikia mažesnės įtampos iki 15 kV didžiausios įtampos. Palyginti su kelių linijų FOC perdavimo sistemomis, jų įtampa yra mažesnė, nes kelių branduolių pluošto perdavimo sistemoms reikia papildomų stiprintuvų, kad būtų galima užbaigti perdavimą.

Trijose erdvės padalijimo tankinimo sistemose vieno branduolio pluošto C+L juostos ir kelių branduolių C dažnių juostos perdavimo galimybės yra mažesnės, palyginti su vieno branduolio skaidulų C juostos perdavimu. Vieno branduolio pluošto C juostos ir C+L bangų sistemos gali naudoti mažesnę įtampą ir galią, palyginti su kelių branduolių sistemomis, jei panašų pajėgumą galima pasiekti naudojant kelių branduolių sistemas.

Erdvės padalijimo tankinimo darbas

Erdvės padalijimo tankinimas (SDM) veikia išnaudodamas erdvinį matmenį, kad vienu metu būtų perduodami keli nepriklausomi duomenų srautai. Štai supaprastintas paaiškinimas, kaip tai veikia:

• Erdvinis atskyrimas : SDM priklauso nuo fizinio skirtingų duomenų srautų perdavimo kelių atskyrimo. Šis atskyrimas gali būti pasiektas naudojant įvairius metodus, priklausomai nuo perdavimo terpės, pavyzdžiui, naudojant skirtingus optinius pluoštus, antenos elementus arba akustinius kelius.
• Keli kanalai : Kiekvienas erdviškai atskirtas kelias reiškia atskirą ryšio kanalą. Šie kanalai gali būti naudojami nepriklausomiems duomenų srautams perduoti vienu metu, netrukdant vienas kitam.
• Duomenų kodavimas ir moduliavimas : Prieš perduodant, kiekvienam kanalui skirti duomenys yra koduojami ir moduliuojami, kad būtų konvertuojami į formatą, tinkamą perduoti pasirinkta laikmena. Paprastai tai apima skaitmeninių duomenų konvertavimą į analoginius signalus, moduliuojamus tam tikrais dažniais arba kitomis perdavimo terpei tinkamomis savybėmis.
• Vienalaikis perdavimas : Kai duomenys užkoduojami ir moduliuojami, jie vienu metu perduodami erdviškai atskirtais kanalais. Šis vienalaikis perdavimas leidžia padidinti duomenų pralaidumą ir efektyviai panaudoti turimus ryšio išteklius.
• Imtuvo dekodavimas : Priėmimo gale signalai iš visų erdvinių kanalų priimami ir apdorojami atskirai. Kiekvienas kanalas yra demoduliuojamas ir dekoduojamas, kad būtų atkurti pradiniai duomenų srautai. Kadangi kanalai yra erdviškai atskirti, tarp jų yra minimalių trukdžių, todėl galima patikimai atkurti duomenis.
• Duomenų srautų integravimas : Galiausiai, atkurti duomenų srautai iš visų kanalų yra integruoti, kad būtų galima atkurti pradinius perduotus duomenis. Šis integravimo procesas priklauso nuo konkrečios programos ir gali apimti tokias užduotis kaip klaidų taisymas, sinchronizavimas ir duomenų kaupimas.

Apskritai, erdvinio padalijimo tankinimas leidžia vienu metu perduoti kelis nepriklausomus duomenų srautus, panaudojant erdvinį atskyrimą, taip padidinant ryšio pajėgumus ir efektyvumą. Jis dažniausiai naudojamas įvairiose ryšių sistemose, įskaitant optinio pluošto tinklus, belaidį ryšį, palydovinį ryšį ir povandeninį akustinį ryšį.

Erdvės padalijimo tankinimo pavyzdžiai

Pirmasis SDM pavyzdys yra korinis ryšys, nes šiame ryšyje vienodas nešlio dažnių rinkinys vėl naudojamas ląstelėse, kurios nėra arti viena kitos.

• Optinio pluošto ryšys : Šviesolaidinio ryšio sistemose keli kanalai gali būti perduodami vienu metu per tą patį skaidulą, naudojant skirtingus erdvinius kelius. Kiekvienas erdvinis kelias gali reikšti skirtingą bangos ilgį (Wavelength Division Multiplexing – WDM) arba skirtingą poliarizacijos būseną (Polarization Division Multiplexing – PDM). Tai leidžia padidinti duomenų perdavimo pajėgumus netiesiant papildomų fizinių skaidulinių kabelių.
• Kelių antenų sistemos : Belaidžio ryšio metu kelių įėjimų kelių išėjimų (MIMO) sistemos naudoja kelias antenas tiek siųstuve, tiek imtuve, kad pagerintų spektrinį efektyvumą. Kiekviena antenų pora sudaro erdvinį kanalą, o duomenys šiais kanalais perduodami vienu metu, efektyviai padidinant belaidžio ryšio pajėgumą.
• Palydovinis ryšys : Palydovinio ryšio sistemose dažnai naudojami SDM metodai, kad vienu metu būtų perduodami keli signalai, naudojant skirtingas dažnių juostas arba erdvinius kelius. Tai leidžia efektyviau panaudoti palydovinius išteklius ir padidinti duomenų pralaidumą tokioms programoms kaip transliavimas, interneto paslaugos ir nuotolinis stebėjimas.
• Povandeninė akustinė komunikacija : Povandeninėje aplinkoje komunikacijai naudojamos akustinės bangos, nes jos gali nukeliauti didelius atstumus. SDM gali būti naudojamas naudojant kelis hidrofonus ir siųstuvus, kad būtų sukurti erdviškai atskirti kanalai, leidžiantys vienu metu perduoti kelis duomenų srautus ir padidinti bendrą ryšio pajėgumą.
• Integrinių grandynų jungtys : Elektroniniuose įrenginiuose, pvz., kompiuterių procesoriuose ar tinklo įrangoje, erdvės padalijimo tankinimo būdai gali būti taikomi norint sujungti kelis lusto komponentus arba branduolius. Signalus nukreipiant skirtingais fiziniais keliais, duomenys gali būti perduodami vienu metu tarp įvairių apdorojimo blokų, taip pagerinant bendrą sistemos našumą ir pralaidumą.

Privalumai ir trūkumai

The erdvinio padalijimo tankinimo pranašumai įtraukti toliau nurodytus dalykus.

• SDM technika pagerina optinio pluošto erdvinį tankį vieneto skerspjūvyje.
• Tai padidina erdvinio perdavimo kanalų skaičių bendrame apvalkale.
• SDM yra FDM arba dažnio padalijimo tankinimo ir TDM derinys laiko padalijimo tankinimas .
• Jis perduoda pranešimus naudodamas tam tikrą dažnį, todėl tam tikras kanalas tam tikrą laiką gali būti naudojamas tam tikroje dažnių juostoje.
• Ši multipleksavimo technika paprasčiausiai leidžia optiniam pluoštui perduoti kelis signalus, kurie siunčiami įvairiais bangos ilgiais, netrukdant vienas kitam.
• SDM padidina energijos vartojimo efektyvumą ir leidžia žymiai sumažinti kiekvieno bito sąnaudas.
• SDM technika pagerina kiekvieno pluošto spektrinį efektyvumą tiesiog sutankindama signalus ortogonaliuose LP režimuose FMF (kelių režimų skaidulų) ir kelių branduolių skaidulose.
• Kūrimas yra gana paprastas ir nereikia jokių esminių naujų optinių komponentų.
• Geriausias pralaidumo naudojimas.
• Fiksuotas dažnis gali būti vėl naudojamas SDM.
• SDM gali būti įdiegtas naudojant grynus optinius kabelius.
• Jo pralaidumas yra itin didelis dėl optinių kabelių.
• Geriausias dažnio panaudojimas dėl kelių tankinimo būdų ir šviesolaidžio.

The erdvinio padalijimo tankinimo trūkumai įtraukti toliau nurodytus dalykus.

• SDM kaina vis dar ženkliai auga, nes gerėja perdavimo kanalų skaičius.
• Multipleksavimas naudoja sudėtingus algoritmus ir protokolus, kad sujungtų ir padalintų įvairius transliuojamus signalus. Taigi tai padidina tinklo sudėtingumą ir apsunkina jo priežiūrą bei trikčių šalinimą.
• Multipleksavimas sukelia trukdžius tarp transliuojamų signalų, kurie gali sugadinti perduodamų duomenų vertę.
• Šiai tankinimo technikai reikalingas tam tikras dažnių juostos pločio kiekis tankinimo procedūrai, o tai gali sumažinti pralaidumą, skirtą tikram duomenų perdavimui.
• Šio tankinimo diegimas ir priežiūra yra brangūs dėl sudėtingumo ir reikalingos specializuotos įrangos.
• Šis multipleksavimas apsunkina perduodamų duomenų išsaugojimą, nes keli signalai siunčiami virš panašaus kanalo.
• SDM atveju gali būti padaryta išvada.
• SDM patiria didelių išvadų nuostolių.
• SDM tas pats dažnių rinkinys arba tas pats TDM signalų rinkinys naudojamas dviejose skirtingose ​​vietose

Erdvės padalijimo tankinimo programos

The erdvės padalijimo tankinimo taikymai įtraukti toliau nurodytus dalykus.

• Erdvinio padalijimo tankinimas antžeminiuose tinkluose naudojamas dviem skirtingais metodais; Su SDM suderinami komponentai, išdėstyti tiek perdavimo, tiek perjungimo infrastruktūrose (arba) SDM diegime tik perjungimo architektūroje.
• Erdvės padalijimo tankinimo technika MIMO belaidžio ryšio ir šviesolaidžio ryšys naudojamas nepriklausomiems kanalams, kurie yra atskirti erdvėje, transliuoti.
• SDM korinio ryšio tinkluose naudojamas kelių įėjimų kelių išvesties technologijos formoje, kuri naudoja kelias antenas abiejuose siųstuvo ir imtuvo galuose, kad padidintų ryšio linijos vertę ir galimybes.
• SDM reiškia optinio pluošto tankinimo su erdvės padalijimu suprasti metodą.
• SDM technika naudojama optiniam duomenų perdavimui ten, kur naudojami keli erdviniai kanalai, pavyzdžiui, kelių branduolių skaidulose.
• Erdvinio padalijimo tankinimo technika, skirta optinio pluošto perdavimui, padeda įveikti WDM galimybių ribą.
• SDM naudojamas GSM technologijoje.

Taigi, tai yra erdvinio padalijimo tankinimo apžvalga , darbo, pavyzdžiai, privalumai, trūkumai ir programos. SDM technologija atitinka OFC arba optinio pluošto ryšio augimo tendenciją. Ši tankinimo technika yra pagrindinė OFC technologijos naujovė ir išplėtotas būdas. Štai jums klausimas, kas yra laiko padalijimas multipleksavimas arba TDM?