Multipleksing er en teknikk som brukes til å kombinere og sende flere datastrømmer over et enkelt medium. Prosessen med å kombinere datastrømmene er kjent som multipleksing og maskinvare som brukes til multipleksing er kjent som en multiplekser.

Multipleksing oppnås ved å bruke en enhet kalt Multiplexer ( MUX ) som kombinerer n inngangslinjer for å generere en enkelt utgangslinje. Multipleksing følger mange-til-en, dvs. n inngangslinjer og en utgangslinje.

Demultipleksing oppnås ved å bruke en enhet kalt Demultiplexer ( DEMUX ) tilgjengelig på mottakersiden. DEMUX skiller et signal i dets komponentsignaler (én inngang og n utganger). Derfor kan vi si at demultipleksing følger en-til-mange-tilnærmingen.

Hvorfor multipleksing?

• Overføringsmediet brukes til å sende signalet fra sender til mottaker. Mediet kan bare ha ett signal om gangen.
• Hvis det er flere signaler for å dele ett medium, må mediet deles på en slik måte at hvert signal får en del av den tilgjengelige båndbredden. For eksempel: Hvis det er 10 signaler og båndbredden på medium er 100 enheter, deles de 10 enhetene av hvert signal.
• Når flere signaler deler felles medium, er det en mulighet for kollisjon. Multiplexing-konseptet brukes for å unngå en slik kollisjon.
• Overføringstjenester er svært dyre.

Historien om multipleksing

• Multipleksingsteknikk er mye brukt i telekommunikasjon der flere telefonsamtaler føres gjennom en enkelt ledning.
• Multipleksing oppsto i telegrafi på begynnelsen av 1870-tallet og er nå mye brukt i kommunikasjon.
• George Owen Squier utviklet telefonoperatørmultipleksing i 1910.

Konseptet med multipleksing

• 'n'-inngangslinjene sendes gjennom en multiplekser og multiplekser kombinerer signalene for å danne et sammensatt signal.
• Det sammensatte signalet sendes gjennom en demultiplekser og demultiplekseren skiller et signal til komponentsignaler og overfører dem til deres respektive destinasjoner.

Fordeler med multipleksing:

• Mer enn ett signal kan sendes over et enkelt medium.
• Båndbredden til et medium kan utnyttes effektivt.

Multiplexing-teknikker

Multipleksingsteknikker kan klassifiseres som:

Frekvensdelingsmultipleksing (FDM)

• Det er en analog teknikk.
Frekvensdelingsmultipleksinger en teknikk der den tilgjengelige båndbredden til et enkelt overføringsmedium er delt inn i flere kanaler.

• I diagrammet ovenfor er et enkelt overføringsmedium delt inn i flere frekvenskanaler, og hver frekvenskanal er gitt til forskjellige enheter. Enhet 1 har en frekvenskanal fra 1 til 5.
• Inngangssignalene blir oversatt til frekvensbånd ved å bruke modulasjonsteknikker, og de kombineres av en multiplekser for å danne et sammensatt signal.
• Hovedmålet med FDM er å dele den tilgjengelige båndbredden inn i forskjellige frekvenskanaler og allokere dem til forskjellige enheter.
• Ved å bruke modulasjonsteknikken blir inngangssignalene overført til frekvensbånd og deretter kombinert for å danne et sammensatt signal.
• Bærebølgene som brukes til å modulere signalene er kjent som underbærere . De er representert som f1,f2..fn.
FDMbrukes hovedsakelig i radiosendinger og TV-nettverk.

Fordeler med FDM:

• FDM brukes for analoge signaler.
• FDM-prosessen er veldig enkel og enkel modulering.
• Et stort antall signaler kan sendes gjennom en FDM samtidig.
• Det krever ingen synkronisering mellom sender og mottaker.

Ulemper med FDM:

• FDM-teknikk brukes kun når lavhastighetskanaler er nødvendig.
• Den lider av problemet med krysstale.
• Det kreves et stort antall modulatorer.
• Det krever en kanal med høy båndbredde.

Anvendelser av FDM:

• FDM brukes ofte i TV-nettverk.
• Den brukes i FM- og AM-kringkasting. Hver FM-radiostasjon har forskjellige frekvenser, og de multiplekses for å danne et sammensatt signal. Det multipleksede signalet sendes i luften.

Bølgelengdedelingsmultipleksing (WDM)

• Bølgelengdedelingsmultipleksing er den samme som FDM bortsett fra at de optiske signalene overføres gjennom den fiberoptiske kabelen.
• WDM brukes på fiberoptikk for å øke kapasiteten til en enkelt fiber.
• Den brukes til å utnytte den høye datahastigheten til fiberoptisk kabel.
• Det er en analog multipleksingsteknikk.
• Optiske signaler fra forskjellige kilder kombineres for å danne et bredere lysbånd ved hjelp av multiplekser.
• På mottakersiden separerer demultiplekseren signalene for å overføre dem til deres respektive destinasjoner.
• Multipleksing og demultipleksing kan oppnås ved å bruke et prisme.
• Prism kan utføre en multiplekserrolle ved å kombinere de forskjellige optiske signalene for å danne et sammensatt signal, og det sammensatte signalet overføres gjennom en fiberoptisk kabel.
• Prism utfører også en omvendt operasjon, dvs. demultiplekser signalet.

Tidsdelingsmultipleksing

• Det er en digital teknikk.
• I Frequency Division Multiplexing Technique opererer alle signaler samtidig med forskjellig frekvens, men ved tidsdelingsmultipleksing fungerer alle signaler på samme frekvens med forskjellig tid.
• I Time Division Multiplexing-teknikk , er den totale tiden tilgjengelig i kanalen fordelt på forskjellige brukere. Derfor tildeles hver bruker et annet tidsintervall kjent som en tidsluke hvor data skal overføres av avsenderen.
• En bruker tar kontroll over kanalen i en fast tidsperiode.
• I Time Division Multiplexing-teknikk blir ikke data overført samtidig, men dataene overføres én etter én.
• I TDM blir signalet overført i form av rammer. Rammer inneholder en syklus med tidsluker der hver ramme inneholder en eller flere luker dedikert til hver bruker.
• Den kan brukes til å multiplekse både digitale og analoge signaler, men brukes hovedsakelig til å multiplekse digitale signaler.

Det finnes to typer TDM:

• Synkron TDM
• Asynkron TDM

Synkron TDM

• En Synchronous TDM er en teknikk der tidsluke er forhåndstildelt til hver enhet.
• I Synchronous TDM får hver enhet et tidsrom uavhengig av om enheten inneholder dataene eller ikke.
• Hvis enheten ikke har noen data, vil sporet forbli tomt.
• I Synchronous TDM sendes signaler i form av rammer. Tidsluker er organisert i form av rammer. Hvis en enhet ikke har data for en bestemt tidsluke, vil den tomme åpningen bli overført.
• De mest populære Synchronous TDM er T-1 multipleksing, ISDN multipleksing og SONET multipleksing.
• Hvis det er n enheter, er det n spor.

Konsept av Synchronous TDM

I figuren ovenfor er Synchronous TDM-teknikken implementert. Hver enhet er tildelt en tidsluke. Tidslukene overføres uavhengig av om avsenderen har data å sende eller ikke.

Ulemper med Synchronous TDM:

• Kapasiteten til kanalen er ikke fullt utnyttet da de tomme sporene også overføres som ikke har data. I figuren ovenfor er den første rammen helt fylt, men i de to siste rammene er noen spor tomme. Derfor kan vi si at kapasiteten til kanalen ikke utnyttes effektivt.
• Hastigheten til overføringsmediet bør være større enn den totale hastigheten til inngangslinjene. En alternativ tilnærming til Synchronous TDM er Asynchronous Time Division Multiplexing.

Asynkron TDM

• En asynkron TDM er også kjent som Statistisk TDM.
• En asynkron TDM er en teknikk der tidsluker ikke er faste som i tilfellet med Synchronous TDM. Tidsluker tildeles kun de enhetene som har dataene som skal sendes. Derfor kan vi si at Asynchronous Time Division multiplexor bare overfører data fra aktive arbeidsstasjoner.
• En asynkron TDM-teknikk tildeler dynamisk tidslukene til enhetene.
• I Asynkron TDM kan den totale hastigheten til inngangslinjene være større enn kapasiteten til kanalen.
• Asynchronous Time Division multiplexor aksepterer innkommende datastrømmer og oppretter en ramme som bare inneholder data uten tomme spor.
• I Asynkron TDM inneholder hvert spor en adressedel som identifiserer kilden til dataene.

• Forskjellen mellom Asynkron TDM og Synchronous TDM er at mange spor i Synchronous TDM er ubrukte, men i Asynkron TDM er sporene fullt utnyttet. Dette fører til mindre sendetid og effektiv utnyttelse av kapasiteten til kanalen.
• I Synchronous TDM, hvis det er n sendeenheter, er det n tidsluker. I Asynkron TDM, hvis det er n sendeenheter, er det m tidsluker der m er mindre enn n ( m).
• Antall spor i en ramme avhenger av den statistiske analysen av antall inngangslinjer.

Konsept av asynkron TDM

I diagrammet ovenfor er det 4 enheter, men bare to enheter sender dataene, det vil si A og C. Derfor blir dataene til A og C bare overført gjennom overføringslinjen.

Rammen til diagrammet ovenfor kan representeres som:

Figuren ovenfor viser at datadelen inneholder adressen for å bestemme kilden til dataene.