تعدد الإرسال هو أسلوب يستخدم لدمج وإرسال تدفقات البيانات المتعددة عبر وسيط واحد. تُعرف عملية دمج تدفقات البيانات باسم تعدد الإرسال، وتُعرف الأجهزة المستخدمة في تعدد الإرسال باسم معدد الإرسال.
يتم تحقيق تعدد الإرسال باستخدام جهاز يسمى Multiplexer ( موكس ) الذي يجمع بين خطوط الإدخال n لإنشاء خط إخراج واحد. يتبع تعدد الإرسال العديد إلى واحد، أي عدد n من خطوط الإدخال وخط إخراج واحد.
يتم تحقيق إزالة تعدد الإرسال باستخدام جهاز يسمى Demultiplexer ( ديموكس ) متاح في الطرف المتلقي. يقوم DEMUX بفصل الإشارة إلى الإشارات المكونة لها (مدخل واحد ومخرجات n). لذلك، يمكننا القول أن إزالة تعدد الإرسال تتبع نهج واحد إلى متعدد.
لماذا تعدد الإرسال؟
- يتم استخدام وسيط الإرسال لإرسال الإشارة من المرسل إلى جهاز الاستقبال. يمكن أن يحتوي الوسيط على إشارة واحدة فقط في كل مرة.
- إذا كانت هناك إشارات متعددة لمشاركة وسيط واحد، فيجب تقسيم الوسيط بحيث يتم إعطاء كل إشارة جزءًا من عرض النطاق الترددي المتاح. على سبيل المثال: إذا كان هناك 10 إشارات وعرض النطاق الترددي للوسط هو 100 وحدة، فسيتم مشاركة الـ 10 وحدات بواسطة كل إشارة.
- عندما تتشارك إشارات متعددة في الوسط المشترك، يكون هناك احتمال الاصطدام. يتم استخدام مفهوم تعدد الإرسال لتجنب مثل هذا الاصطدام.
- خدمات النقل مكلفة للغاية.
تاريخ تعدد الإرسال
- تُستخدم تقنية تعدد الإرسال على نطاق واسع في الاتصالات حيث يتم إجراء عدة مكالمات هاتفية عبر سلك واحد.
- نشأ تعدد الإرسال في التلغراف في أوائل سبعينيات القرن التاسع عشر ويستخدم الآن على نطاق واسع في الاتصالات.
- قام جورج أوين سكوير بتطوير تعدد إرسال حامل الهاتف في عام 1910.
مفهوم تعدد الإرسال
- يتم إرسال خطوط الإدخال 'n' من خلال معدد إرسال ويجمع معدد الإرسال الإشارات لتكوين إشارة مركبة.
- يتم تمرير الإشارة المركبة من خلال مزيل تعدد الإرسال ويقوم مزيل تعدد الإرسال بفصل الإشارة إلى إشارات المكونات ونقلها إلى وجهاتها الخاصة.
مزايا تعدد الإرسال:
- يمكن إرسال أكثر من إشارة عبر وسيط واحد.
- يمكن استخدام عرض النطاق الترددي للوسيط بشكل فعال.
تقنيات تعدد الإرسال
يمكن تصنيف تقنيات تعدد الإرسال على النحو التالي:
تعدد الإرسال بتقسيم التردد (FDM)
- إنها تقنية تناظرية.
- في الرسم البياني أعلاه، يتم تقسيم وسيط الإرسال الواحد إلى عدة قنوات ترددية، ويتم تخصيص كل قناة ترددية لأجهزة مختلفة. يحتوي الجهاز 1 على قناة ترددية تتراوح من 1 إلى 5.
- تتم ترجمة إشارات الإدخال إلى نطاقات تردد باستخدام تقنيات التعديل، ويتم دمجها بواسطة مُضاعِف إرسال لتكوين إشارة مركبة.
- الهدف الرئيسي من FDM هو تقسيم عرض النطاق الترددي المتاح إلى قنوات تردد مختلفة وتخصيصها لأجهزة مختلفة.
- باستخدام تقنية التعديل، يتم إرسال إشارات الإدخال إلى نطاقات تردد ثم يتم دمجها لتكوين إشارة مركبة.
- تُعرف الموجات الحاملة المستخدمة لتعديل الإشارات باسم شركات النقل الفرعية . يتم تمثيلها كـ f1,f2..fn.
مزايا FDM:
- يستخدم FDM للإشارات التناظرية.
- عملية FDM هي تعديل بسيط وسهل للغاية.
- يمكن إرسال عدد كبير من الإشارات عبر FDM في وقت واحد.
- لا يتطلب أي تزامن بين المرسل والمستقبل.
عيوب FDM:
- يتم استخدام تقنية FDM فقط عند الحاجة إلى قنوات منخفضة السرعة.
- يعاني من مشكلة التداخل.
- مطلوب عدد كبير من المغيرين.
- يتطلب قناة ذات نطاق ترددي عالي.
تطبيقات FDM:
- يستخدم FDM بشكل شائع في شبكات التلفزيون.
- يتم استخدامه في البث FM و AM. تحتوي كل محطة راديو FM على ترددات مختلفة، ويتم مضاعفة إرسالها لتكوين إشارة مركبة. يتم إرسال الإشارة المتعددة في الهواء.
تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي (WDM)
- تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي هو نفس FDM فيما عدا أن الإشارات الضوئية تنتقل عبر كابل الألياف الضوئية.
- يتم استخدام WDM في الألياف الضوئية لزيادة قدرة الألياف الواحدة.
- يتم استخدامه للاستفادة من قدرة معدل البيانات العالية لكابلات الألياف الضوئية.
- إنها تقنية تعدد الإرسال التناظرية.
- يتم دمج الإشارات الضوئية من مصادر مختلفة لتشكيل نطاق أوسع من الضوء بمساعدة معدد الإرسال.
- في الطرف المتلقي، يقوم جهاز إزالة تعدد الإرسال بفصل الإشارات لإرسالها إلى وجهاتها الخاصة.
- يمكن تحقيق تعدد الإرسال وإزالة تعدد الإرسال باستخدام المنشور.
- يمكن للمنشور أن يؤدي دور مُضاعِف الإرسال من خلال الجمع بين الإشارات الضوئية المختلفة لتكوين إشارة مركبة، ويتم إرسال الإشارة المركبة عبر كابل ألياف ضوئية.
- يقوم المنشور أيضًا بعملية عكسية، أي إزالة تعدد إرسال الإشارة.
الوقت بتقسيم
- إنها تقنية رقمية.
- في تقنية تعدد الإرسال بتقسيم التردد، تعمل جميع الإشارات في نفس الوقت بترددات مختلفة، أما في تقنية تعدد الإرسال بتقسيم الزمن، فإن جميع الإشارات تعمل على نفس التردد مع توقيت مختلف.
- في تقنية مضاعفة تقسيم الوقت ، يتم توزيع إجمالي الوقت المتاح في القناة على مختلف المستخدمين. ولذلك، يتم تخصيص فاصل زمني مختلف لكل مستخدم يُعرف باسم الفاصل الزمني الذي سيتم من خلاله إرسال البيانات بواسطة المرسل.
- يتحكم المستخدم في القناة لفترة زمنية محددة.
- في تقنية تعدد الإرسال بتقسيم الزمن، لا يتم إرسال البيانات في وقت واحد، بل يتم إرسال البيانات واحدًا تلو الآخر.
- في TDM، يتم إرسال الإشارة في شكل إطارات. تحتوي الإطارات على دورة من الفترات الزمنية التي يحتوي فيها كل إطار على فتحة واحدة أو أكثر مخصصة لكل مستخدم.
- يمكن استخدامه لتعدد إرسال الإشارات الرقمية والتناظرية ولكنه يستخدم بشكل أساسي لتعدد إرسال الإشارات الرقمية.
هناك نوعان من TDM:
- متزامن TDM
- TDM غير متزامن
متزامن TDM
- TDM المتزامن هو أسلوب يتم من خلاله تخصيص فترة زمنية مسبقًا لكل جهاز.
- في نظام TDM المتزامن، يتم منح كل جهاز فترة زمنية معينة بغض النظر عما إذا كان الجهاز يحتوي على البيانات أم لا.
- إذا لم يكن الجهاز يحتوي على أية بيانات، فستظل الفتحة فارغة.
- في نظام TDM المتزامن، يتم إرسال الإشارات على شكل إطارات. يتم تنظيم الفترات الزمنية على شكل إطارات. إذا لم يكن الجهاز يحتوي على بيانات لفترة زمنية معينة، فسيتم إرسال الفترة الفارغة.
- أشهر أنواع TDM المتزامنة هي تعدد إرسال T-1 وتعدد إرسال ISDN وتعدد إرسال SONET.
- إذا كان هناك n من الأجهزة، فهناك n من الفتحات.
مفهوم TDM المتزامن
في الشكل أعلاه، تم تطبيق تقنية TDM المتزامنة. يتم تخصيص كل جهاز مع بعض الفترات الزمنية. يتم إرسال الفترات الزمنية بغض النظر عما إذا كان لدى المرسل بيانات لإرسالها أم لا.
مساوئ TDM المتزامن:
- لا يتم استغلال سعة القناة بالكامل حيث يتم أيضًا إرسال الفتحات الفارغة التي لا تحتوي على بيانات. في الشكل أعلاه، يكون الإطار الأول ممتلئًا بالكامل، ولكن في الإطارين الأخيرين، تكون بعض الفتحات فارغة. لذلك، يمكننا القول أن سعة القناة لا يتم استغلالها بكفاءة.
- يجب أن تكون سرعة وسيط النقل أكبر من السرعة الإجمالية لخطوط الإدخال. هناك طريقة بديلة لـ TDM المتزامن وهي تعدد الإرسال بتقسيم الوقت غير المتزامن.
TDM غير متزامن
- يُعرف TDM غير المتزامن أيضًا باسم TDM الإحصائي.
- TDM غير المتزامن هو أسلوب لا يتم فيه إصلاح الفترات الزمنية كما في حالة TDM المتزامن. يتم تخصيص الفترات الزمنية فقط لتلك الأجهزة التي لديها البيانات المراد إرسالها. لذلك، يمكننا القول أن معدد الإرسال بتقسيم الوقت غير المتزامن ينقل البيانات فقط من محطات العمل النشطة.
- تقوم تقنية TDM غير المتزامنة بتخصيص الفترات الزمنية للأجهزة ديناميكيًا.
- في TDM غير المتزامن، يمكن أن تكون السرعة الإجمالية لخطوط الإدخال أكبر من سعة القناة.
- يقبل مُضاعِف تقسيم الوقت غير المتزامن تدفقات البيانات الواردة وينشئ إطارًا يحتوي فقط على البيانات التي لا تحتوي على فتحات فارغة.
- في TDM غير المتزامن، تحتوي كل فتحة على جزء عنوان يحدد مصدر البيانات.
- الفرق بين TDM غير المتزامن وTDM المتزامن هو أن العديد من الفتحات في TDM المتزامن غير مستغلة، ولكن في TDM غير المتزامن، يتم استخدام الفتحات بالكامل. وهذا يؤدي إلى تقليل وقت الإرسال والاستخدام الفعال لسعة القناة.
- في TDM المتزامن، إذا كان هناك n من أجهزة الإرسال، فهناك n من الفترات الزمنية. في TDM غير المتزامن، إذا كان هناك n أجهزة إرسال، فهناك فترات زمنية m حيث m أقل من n ( م
- يعتمد عدد الفتحات الموجودة في الإطار على التحليل الإحصائي لعدد خطوط الإدخال.
مفهوم TDM غير المتزامن
في الرسم البياني أعلاه، هناك 4 أجهزة، لكن جهازين فقط يرسلان البيانات، أي A وC. لذلك، يتم إرسال بيانات A وC فقط عبر خط النقل.
يمكن تمثيل إطار الرسم البياني أعلاه على النحو التالي:
يوضح الشكل أعلاه أن جزء البيانات يحتوي على عنوان لتحديد مصدر البيانات.