FDM, TDM และ WDM: อธิบายเทคโนโลยีมัลติเพล็กซ์

เทคโนโลยีมัลติเพล็กซ์คืออะไร?

วัตถุประสงค์หลักของมัลติเพล็กซ์คือการทำให้สัญญาณอิสระหลายตัวสามารถแชร์ช่องสัญญาณเดียวกันได้ โดยการเลือก "มิติข้อมูล/พารามิเตอร์" ที่แตกต่างกันเพื่อแยกสัญญาณ จะช่วยเพิ่มการใช้งานลิงก์ ในการสื่อสารด้วยไฟเบอร์ออปติก โดยทั่วไปยังถือเป็นวิธีการสำคัญในการขยายขีดความสามารถของโครงสร้างพื้นฐานไฟเบอร์ที่มีอยู่ ที่ใช้กันมากที่สุดเทคนิคมัลติเพล็กซ์รวมมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความถี่ (FDM), มัลติเพล็กซ์แบบแบ่งเวลา (TDM), และมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความยาวคลื่น (WDM). เราจะมุ่งเน้นไปที่การให้-ความครอบคลุมเชิงลึกของเทคโนโลยีเหล่านี้

ความแตกต่างที่สำคัญ

ความแตกต่างระหว่างมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความถี่ (FDM), มัลติเพล็กซ์แบบแบ่งเวลา (TDM), และมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความยาวคลื่น (WDM)สามารถเข้าใจได้ผ่านแนวคิดของ "การแบ่งพาร์ติชันทรัพยากร":

FDM (มัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความถี่): แบ่งแบนด์วิธทั้งหมดออกเป็นหลายช่วงความถี่ โดยแต่ละสัญญาณจะส่งสัญญาณพร้อมกันภายในย่านความถี่ของตัวเอง

TDM (มัลติเพล็กซ์แบบแบ่งเวลา): แบ่งกระบวนการส่งข้อมูลออกเป็นส่วน/ช่องเวลาติดต่อกัน โดยแต่ละสัญญาณจะถูกส่งตามลำดับตามช่องเวลา แต่ละคนสามารถใช้แบนด์วิดธ์เต็มในช่วงเวลาของตนเองได้

WDM (มัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความยาวคลื่น): ใช้ความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน (ตัวพาแสง) บนใยแก้วนำแสงเดียวกันเพื่อส่งช่องสัญญาณที่แตกต่างกัน ทำให้สามารถส่งสัญญาณแสงหลายตัวแบบขนานได้ วิธีการนี้คล้ายกับแนวคิดการแบ่งความถี่ แต่สื่อพาหะมีน้ำหนักเบา

FDM คืออะไร?

เอฟดีเอ็มเป็นวิธีการ "แบ่งช่องสัญญาณ" ทั่วไป โดยจะแบ่งแบนด์วิธของลิงก์ออกเป็นหลายช่องย่อยแบบลอจิคัล- โดยแต่ละสัญญาณจะถูกกำหนดให้กับย่านความถี่เฉพาะ และถ่ายโอนไปยังช่องสัญญาณย่อย-ที่เกี่ยวข้องผ่านการกรอง การมอดูเลต และเทคนิคอื่นๆ เพื่อลดการรบกวนซึ่งกันและกันระหว่างช่องย่อย-ที่อยู่ติดกัน การปฏิบัติงานด้านวิศวกรรมโดยทั่วไปจะใช้แถบป้องกันเพื่อแยกแถบความถี่

การใช้งานทั่วไป: เอฟดีเอ็มมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในโทรทัศน์ที่แพร่ภาพกระจายเสียง ช่องสัญญาณการสื่อสารผ่านดาวเทียม และสายทางไกล-ในเครือข่ายโทรศัพท์แบบดั้งเดิม ข้อได้เปรียบหลักของเทคโนโลยีนี้คือทุกช่องสัญญาณสามารถส่งสัญญาณได้พร้อมกันและต่อเนื่องโดยไม่ต้องมีการซิงโครไนซ์เวลาที่แม่นยำ แต่เนื่องจากความต้องการแถบป้องกันและตัวกรองที่ซับซ้อน การใช้คลื่นความถี่จึงค่อนข้างต่ำ
 

ทีดีเอ็ม คืออะไร?

ทีดีเอ็มแมปสัญญาณหลายรายการไปยังตำแหน่งเวลาที่แตกต่างกัน: เครื่องส่งจะแบ่งกรอบเวลาออกเป็นหลายช่องเวลา โดยแต่ละบริการจะส่งตามลำดับช่อง ผู้รับจะกู้คืนข้อมูลแต่ละสตรีมตามกฎเวลาเดียวกัน

มัลติเพล็กซ์การแบ่งเวลาแสง (OTDM)ซึ่งพบเห็นได้ทั่วไปในการสื่อสารด้วยแสงเป็นอีกรูปแบบหนึ่งของทีดีเอ็ม. ใช้ความสามารถด้านความละเอียดเวลาของพัลส์แสงเพื่อแทรกช่องสัญญาณแสงความเร็วต่ำ-หลายช่องภายในรอบสัญญาณนาฬิกาคงที่ ซึ่งจะเป็นการเพิ่มอัตราการส่งข้อมูลที่มีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม เมื่อพัลส์แคบและระยะทางเพิ่มขึ้น การกระจายตัวและปัญหาอื่นๆ จะเด่นชัดมากขึ้น ซึ่งจำเป็นต้องมีมาตรการชดเชยที่สอดคล้องกัน

การใช้งานทั่วไป: เทคโนโลยีทีดีเอ็มมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในสายโทรศัพท์ดิจิตอล T1/E1, GSM และเครือข่ายมือถือ 2G อื่นๆ, ระบบสื่อสารผ่านดาวเทียม TDMA และเครือข่ายออปติคัลซิงโครนัส SONET/SDH ข้อได้เปรียบหลักของทีดีเอ็มคือการไม่มี crosstalk ระหว่างช่องสัญญาณและการใช้แบนด์วิดท์ทั้งหมดอย่างเต็มที่ ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการส่งสัญญาณดิจิตอล แม้ว่าจะต้องอาศัยการซิงโครไนซ์เวลาที่แม่นยำก็ตาม
 

WDM คืออะไร?

มัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความยาวคลื่น (WDM)ใช้ "ความขนานตามความยาวคลื่น-" บนใยแก้วนำแสง โดยรวมตัวพาแสงหลายตัวที่มีความยาวคลื่นต่างกันให้เป็นเส้นใยเดียวกันเพื่อส่งสัญญาณ จากนั้นแยกพวกมันด้วยความยาวคลื่นที่ปลายอีกด้าน ลักษณะทางวิศวกรรมที่สำคัญคือแต่ละช่องสัญญาณความยาวคลื่นสามารถบรรลุโปรโตคอลและการแยกอัตราได้เป็นส่วนใหญ่

สองทั่วไปWDMระบบต่างๆCWDMและDWDM (มัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความยาวคลื่นหนาแน่น). มีหลักการเดียวกัน แต่แตกต่างกันหลักๆ ในเรื่องระยะห่างของความยาวคลื่น จำนวนช่องสัญญาณที่มีอยู่ และการพึ่งพาความสามารถในการขยายโดเมนแบบออปติคอล

แนวทางการขยายกำลังการผลิตของWDMโดยทั่วไปจะมีรายละเอียดมากกว่า: สามารถเพิ่มช่องความยาวคลื่นได้ตามต้องการเพื่อเพิ่มความจุ อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้ยังหมายถึงการเพิ่มมัลติเพล็กซ์/ดีมัลติเพล็กซ์ อุปกรณ์การจัดการพลังงานแบบออปติคอล และความซับซ้อนทางวิศวกรรม พร้อมด้วยความซับซ้อนของระบบและข้อกำหนดในการดำเนินงานที่เพิ่มขึ้นที่สอดคล้องกัน
 

เปรียบเทียบ-ต่อ-เปรียบเทียบระหว่าง FDM, TDM และ WDM

บทสรุป

เอฟดีเอ็มเหมาะสำหรับสถานการณ์ "การแบ่งช่องคลื่นความถี่" โดยเน้นทางวิศวกรรมที่การแยกคลื่นความถี่และการใช้ตัวกรอง

ทีดีเอ็มสอดคล้องกับการจัดระเบียบชั่วคราวของระบบดิจิทัลอย่างใกล้ชิดมากขึ้น โดยมีการพึ่งพาโครงสร้างการซิงโครไนซ์ เฟรม และช่วงเวลาที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้น

WDMเป็นหนึ่งในแนวทางการขยายกำลังการผลิตที่พบบ่อยที่สุดเครือข่ายใยแก้วนำแสงซึ่งเพิ่มความสามารถในการรองรับเส้นใยเดี่ยว-อย่างมีนัยสำคัญผ่านการขนานที่มีความยาวคลื่น ในเครือข่ายออปติกจริง เป็นเรื่องปกติที่จะรวมวิธีการมัลติเพล็กซ์เข้าด้วยกันเพื่อให้ได้ผลลัพธ์การส่งสัญญาณและวิวัฒนาการที่ดีขึ้น