إرسال متعدد مقسم زمنياً

تقنيات الإرسال
المتعدد المتقابل
نسق الدارة
(ثابت السعة)
TDM • FDM • WDM
الإرسال المتعدد للاستقطاب
إرسال متعدد حيزي (MIMO)
إرسال متعدد متقابل إحصائي
(متغير السعة)
نسق حزمي البيانات • Dynamic TDM
FHSS • DSSS • OFDMA
المواضيع ذات الصلة
طرق الولوج القنوي
ضبط ولوج الوسائط (MAC)
 ع • ن • ت

تعد مضاعفة تقسيم الزمن Time-division multiplexing (TDM) طريقة لإرسال واستقبال إشارات مستقلة عبر مسار إشارة مشترك عن طريق مفاتيح متزامنة في نهاية كل خط نقل بحيث تظهر كل إشارة على الخط فقط جزء من الوقت في نمط متناوب. فهي عملية اتصال ترسل 2 أو أكثر من الإشارات الرقمية أو الإشارات التناظرية عبر قناة مشتركة يتم استخدامها عندما يتجاوز معدل البت وسيطة الإرسال تلك للإشارة المراد إرسالها. تم تطوير هذا الشكل من الإشارات تعدد الإرسال في الاتصالات لأنظمة التلگراف في أواخر القرن التاسع عشر ، ولكنه وجد تطبيقه الأكثر شيوعًا في المهاتفة الرقمية في النصف الثاني من القرن العشرين.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

تاريخ

تم تطوير تعدد الإرسال بتقسيم الزمن لأول مرة للتطبيقات في التلگراف لتوجيه عمليات الإرسال المتعددة في وقت واحد عبر خط إرسال واحد. في سبعينيات القرن التاسع عشر ، طور إميل بودوت نظامًا لتعدد الإرسال الزمني من أجهزة هيوز تلگراف المتعددة.

في عام 1944 ، استخدم الجيش البريطاني المجموعة اللاسلكية رقم 10 لتعدد 10 محادثة هاتفية عبر ميكروويڤ متتابع حتى 50 ميلاً. سمح ذلك للقادة في الميدان بالبقاء على اتصال مع الموظفين في إنجلترا عبر القناة الإنجليزية.[1]

في عام 1953 ، تم وضع TDM على 24 قناة في التشغيل التجاري بواسطة RCA Communications لإرسال المعلومات الصوتية بين منشأة RCA في شارع برود ستريت ، نيويورك ، ومحطة الإرسال الخاصة بها في روكي بوينت ومحطة الاستقبال في ريڤرهيد ، لونگ آيلاند ، نيويورك. تم الاتصال بواسطة نظام الموجات الدقيقة في جميع أنحاء لونگ آيلاند. تم تطوير نظام TDM التجريبي بواسطة مختبرات RCA بين عامي 1950 و 1953.[2]

في عام 1962 ، قام مهندسو شركة Bell Labs بتطوير أول بنوك قناة D1 ، والتي جمعت 24 مكالمات صوتية رقمية عبر صندوق نحاسي بأربعة أسلاك بين مفاتيح تبديل المكتب المركزي التناظرية. قام بنك قناة بتقطيع إشارة رقمية 1.544 ميگابت / ثانية إلى 8000 إطار منفصل ، يتكون كل منها من 24 بايت متجاورة. كل بايت يمثل مكالمة هاتفية واحدة مشفرة في إشارة معدل بت ثابت من 64 كيلو بت / ثانية. استخدمت أكوام القناة الموضع الثابت (المحاذاة الزمنية) لبايت واحد في الإطار لتحديد المكالمة التي تنتمي إليها.[3]


تقنية

يُستخدم تعدد الإرسال بتقسيم الزمن بشكل أساسي لإشارات رقمية ، ولكن يمكن تطبيقه في تعدد الإرسال تناظري حيث تكون إشارتان أو أكثر أو يظهر تدفق بت الذي يتم نقله في وقت واحد كقنوات فرعية في قناة اتصال واحدة ، ولكنها تتناوب فعليًا على القناة.[4] ينقسم المجال الزمني إلى عدة "فترات زمنية" متكررة ذات طول ثابت ، واحدة لكل قناة فرعية. يتم إرسال عينة بايت أو فدرة بيانات للقناة الفرعية 1 أثناء الفاصل الزمني 1 والقناة الفرعية 2 أثناء الفاصل الزمني 2 وما إلى ذلك. يتكون إطار TDM الواحد من فتحة زمنية واحدة لكل قناة فرعية بالإضافة إلى قناة مزامنة وأحيانًا قناة تصحيح الخطأ قبل المزامنة. بعد القناة الفرعية الأخيرة وتصحيح الأخطاء والمزامنة ، تبدأ الدورة من جديد بإطار جديد ، بدءًا بالعينة الثانية أو البايت أو كتلة البيانات من القناة الفرعية 1 ، إلخ.

أمثلة التطبيق

  • نظام التسلسل الهرمي الرقمي المتزامن (PDH) ، والمعروف أيضًا بنظام PCM ، لنقل رقمي للعديد من المكالمات الهاتفية عبر نفس الكبل النحاسي رباعي الأسلاك T-carrier]] أو E-carrier) أو كابل الألياف في شبكة الهاتف الرقمية بتبديل الدارات
  • RIFF (WAV) يعيق الصوت القياسي إشارات الاستريو اليسرى واليمنى على أساس كل عينة

يمكن توسيع TDM إلى مخطط الوصول المتعدد بتقسيم زمني (TDMA) ، حيث يمكن لعدة محطات متصلة بنفس الوسط المادي أن تترابط، على سبيل المثال مشاركة نفس القناة التردد . تتضمن أمثلة التطبيق:

  • نظام الهاتف GSM
  • روابط البيانات التكتيكية Link 16 و Link 22

الإرسال الرقمي المتعدد

في شبكات تبديل الدارات ، مثل شبكة الهاتف بتبديل عام (PSTN) ، من المستحسن إرسال مكالمات مشترك متعددة عبر نفس وسيط الإرسال للاستفادة بشكل فعال من عرض النطاق الترددي للوسط.[5] يسمح TDM بإرسال مفاتيح الهاتف واستقبالها لإنشاء قنوات ("روافد") ضمن دفق إرسال. تحتوي الإشارة الصوتية DS0 القياسية على معدل بت للبيانات 64 kbit/s.[5][6] تعمل دارة TDM على عرض نطاق إشارة أعلى بكثير ، مما يسمح بتقسيم عرض النطاق الترددي إلى أطر زمنية (فترات زمنية) لكل إشارة صوتية يتم مضاعفتها على الخط بواسطة المرسل. إذا كان إطار TDM يتكون من إطارات صوتية "n" ، يكون عرض النطاق الترددي للخط هو n*64 kbit/s.[5]

تسمى كل فترة زمنية في إطار TDM قناة. في الأنظمة الأوروبية ، تحتوي إطارات TDM القياسية على 30 قناة صوتية رقمية (E1) ، وفي الأنظمة الأمريكية (T1) ، تحتوي على 24 قناة. يحتوي كلا المعيارين أيضًا على بتات إضافية (أو فواصل زمنية للبتات) لإشارات البت والتزامن.[5]

يسمى تعدد الإرسال أكثر من 24 أو 30 قناة صوتية رقمية بـ تعدد إرسال عالي الترتيب. يتم تحقيق تعدد الإرسال بترتيب أعلى من خلال تعدد إرسال إطارات TDM القياسية. على سبيل المثال ، يتم تشكيل إطار TDM أوروبي 120 قناة عن طريق مضاعفة أربعة إطارات TDM قياسية 30 قناة. عند كل تعدد إرسال بترتيب أعلى ، يتم دمج أربعة إطارات TDM من الترتيب الأدنى الفوري ، مما يؤدي إلى إنشاء تعدد إرسال بعرض نطاقn*64 kbit/s, حيث n = 120, 480, 1920, etc.[5]

أنظمة الاتصالات

هناك ثلاثة أنواع من TDM المتزامن: T1 و SONET / SDH و ISDN.[7]

التسلسل الهرمي الرقمي المتزامن تقريباً (PDH) تم تطويره كمعيار لتعدد إطارات الإطارات عالية الترتيب. أنشأ PDH أعدادًا أكبر من القنوات عن طريق مضاعفة إطارات TDM القياسية الأوروبية 30 قناة. نجح هذا الحل لبعض الوقت. ومع ذلك ، عانى PDH من عدة عيوب متأصلة أدت في النهاية إلى تطوير التسلسل الهرمي الرقمي المتزامن (SDH). المتطلبات التي أدت إلى تطوير SDH كانت:[5][6]

  • أن يكون متزامناً– يجب أن تتوافق جميع الساعات في النظام مع ساعة مرجعية.
  • أن يكون SDH الموجه نحو الخدمة– أي يوجه حركة المرور من End Exchange إلى End Exchange دون القلق بشأن عمليات التبادل بينهما ، حيث يمكن حجز النطاق الترددي عند مستوى ثابت لفترة زمنية محددة.
  • السماح بإزالة الإطارات من أي حجم أو إدراجها في إطار SDH بأي حجم.
  • يمكن إدارتها بسهولة مع إمكانية نقل بيانات الإدارة عبر الروابط.
  • توفير مستويات عالية من تصحيح الأخطاء.
  • توفير معدلات بيانات عالية من خلال مضاعفة أي حجم إطار ، وهو يقتصر على التقنية فقط.
  • تقديم أخطاء مخفضة لمعدل البت.

أصبح SDH پروتوكول الإرسال الأساسي في معظم شبكات PSTN. تم تطويره للسماح بتعدد تيارات 1.544 ميگابت / ثانية وما فوقها ، من أجل إنشاء إطارات SDH أكبر تعرف باسم وحدات النقل المتزامن (STM). يتكون إطار STM-1 من تدفقات أصغر يتم مضاعفتها لإنشاء إطار 155.52 ميگابت / ثانية. يمكن لـ SDH أيضًا الإطارات القائمة على حزم تعدد الإرسال مثل إيثرنت و PPP و ATM.[5][6]

بينما يعتبر SDH پروتوكول إرسال (الطبقة 1 في النموذج المرجعي OSI) ، فإنه يؤدي أيضًا بعض وظائف التحويل ، كما هو مذكور في متطلب النقطة الثالثة المذكورة أعلاه.[5] وظائف شبكة SDH الأكثر شيوعًا هي:

  • "SDH Crossconnect"– إن SDH Crossconnect هو إصدار SDH لمفتاح تقاطع نقطة زمنية-الزمكان. يربط أي قناة على أي من مدخلاتها بأي قناة على أي من مخرجاتها. يتم استخدام SDH Crossconnect في عمليات النقل العابر ، حيث يتم توصيل جميع المدخلات والمخرجات بتبادلات أخرى.[5]
  • SDH Add-Drop Multiplexer – يمكن لـ SDH Add-Drop Multiplexer (ADM) إضافة أو إزالة أي إطار متعدد الإرسال إلى 1.544 ميگا بايت. تحت هذا المستوى ، يمكن إجراء TDM القياسي. يمكن لـ SDH ADMs أيضًا أداء مهمة SDH Crossconnect ويتم استخدامها في التبادلات النهائية حيث يتم توصيل القنوات من المشتركين بشبكة PSTN الأساسية.[5]

يتم توصيل وظائف شبكة SDH باستخدام الألياف البصرية عالية السرعة. تستخدم الألياف البصرية نبضات ضوئية لنقل البيانات ، وبالتالي فهي سريعة للغاية. يستخدم الإرسال الحديث للألياف البصرية تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي (WDM) حيث يتم إرسال الإشارات المرسلة عبر الألياف بأطوال موجية مختلفة ، مما يخلق قنوات إضافية للإرسال. هذا يزيد من سرعة وسعة الرابط ، مما يقلل بدوره من كل من الوحدة والتكاليف الإجمالية.[5][6]

تعدد الإرسال بتقسيم زمني إحصائي

تعدد الإرسال التقسيم الزمني الإحصائي (STDM) هو إصدار متقدم من TDM يتم فيه إرسال كل من عنوان الطرفية والبيانات نفسها معًا من أجل توجيه أفضل. يسمح استخدام STDM بتقسيم النطاق الترددي على خط واحد. تستخدم العديد من الكليات الجامعية والشركات هذا النوع من TDM لتوزيع النطاق الترددي.

على خط 10-Mbit الذي يدخل إلى الشبكة ، يمكن استخدام STDM لتزويد 178 طرفية بتوصيل 56k مخصص (178 * 56k = 9.96 ميگا بايت). ومع ذلك ، فإن الاستخدام الأكثر شيوعًا هو منح النطاق الترددي فقط عند الحاجة لذلك. لا تحتفظ STDM بفترة زمنية لكل طرفية ، بل تقوم بتعيين فتحة عندما تطلب الطرفية إرسال البيانات أو استقبالها.

يتم استخدام TDM في شكله الأساسي للتواصل في وضع الدائرة مع عدد ثابت من القنوات وعرض النطاق الترددي الثابت لكل قناة. يميز حجز عرض النطاق الترددي تعدد الإرسال بالتقسيم الزمني عن تعدد الإرسال الإحصائي مثل تعدد الإرسال الإحصائي بتقسيم الوقت. في TDM النقية ، تتكرر الفواصل الزمنية بترتيب ثابت وتخصصها مسبقًا للقنوات ، بدلاً من جدولتها على أساس كل حزمة على حدة.

في TDMA الديناميكي ، تحجز خوارزمية الجدولة ديناميكيًا عددًا متغيرًا من الفواصل الزمنية في كل إطار لتدفقات بيانات معدل البت المتغيرة ، بناءً على طلب حركة المرور لكل تدفق بيانات.[8] يُستخدم TDMA الديناميكي في:

تعدد الإرسال غير المتزامن (ATDM),[7] هي تسمية بديلة يعين فيها STDM تعدد الإرسال المتزامن لتقسيم الوقت ، وهو الأسلوب الأقدم الذي يستخدم فترات زمنية ثابتة.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ^ Wireless Set No. 10
  2. ^ US patent 2919308 "Time Division Multiplex System for Signals of Different Bandwidth"
  3. ^ María Isabel Gandía Carriedo (أغسطس 31, 1998). "ATM: Origins and State of the Art". Universidad Politécnica de Madrid. Archived from the original on يونيو 23, 2006. Retrieved سبتمبر 23, 2009.
  4. ^ Kourtis, A.; Dangkis, K.; Zacharapoulos, V.; Mantakas, C. (1993). "Analogue time division multiplexing". International Journal of Electronics. Taylor & Francis. 74 (6): 901–907. doi:10.1080/00207219308925891.
  5. ^ أ ب ت ث ج ح خ د ذ ر ز Hanrahan, H.E. (2005). Integrated Digital Communications. Johannesburg, South Africa: School of Electrical and Information Engineering, University of the Witwatersrand.
  6. ^ أ ب ت ث "Understanding Telecommunications". Ericsson. Archived from the original on أبريل 13, 2004.
  7. ^ أ ب White, Curt (2007). Data Communications and Computer Networks. Boston, MA: Thomson Course Technology. pp. 143–152. ISBN 1-4188-3610-9.
  8. ^ Guowang Miao; Jens Zander; Ki Won Sung; Ben Slimane (2016). Fundamentals of Mobile Data Networks. Cambridge University Press. ISBN 1107143217.
تمّ الاسترجاع من "https://www.marefa.org/w/index.php?title=إرسال_متعدد_مقسم_زمنياً&oldid=2193147"