Ang multiplexing sa mga network ng telekomunikasyon at computer ay isang uri ng pamamaraan na ginagamit upang pagsamahin at ipadala ang maraming signal ng data sa iisang medium. Nasa multiplexing paraan, multiplexer (MUX) hardware ay gumaganap ng isang makabuluhang papel sa pagkamit ng multiplexing sa pamamagitan ng pagsasama ng 'n' na mga linya ng input upang makabuo ng isang linya ng output. Kaya ang pamamaraang ito ay pangunahing sumusunod sa maraming-sa-isang konsepto na nangangahulugang mga linya ng n-input at solong linya ng output. Mayroong iba't ibang uri ng mga pamamaraan ng multiplexing tulad ng; FDM, TDM, CDM , SDM at OFDM. Ang artikulong ito ay nagbibigay ng maikling impormasyon sa isa sa mga uri ng multiplexing techniques tulad ng; space division multiplexing o SDM.

Ano ang Space Division Multiplexing (SDM)?

Isang pamamaraan ng multiplexing sa loob ng isang wireless sistema ng komunikasyon ay ginagamit upang mapahusay ang kapasidad ng system sa pamamagitan lamang ng pagsasamantala sa pisikal na paghihiwalay ng mga user ay kilala bilang space division multiplexing o spatial division multiplexing (SDM). Sa pamamaraang ito ng multiplexing, marami mga antenna ay ginagamit sa magkabilang dulo ng transmitter at receiver para gumawa ng mga parallel na channel ng komunikasyon. Ang mga channel ng komunikasyon na ito ay independyente sa isa't isa, na nagbibigay-daan sa ilang user na magpadala ng data nang sabay-sabay sa loob ng isang katulad na frequency band maliban sa interference.

Ang kapasidad ng sistema ng wireless na komunikasyon ay maaaring mapabuti sa pamamagitan lamang ng pagsasama ng higit pang mga antenna upang bumuo ng higit pang mga independiyenteng channel. Ang pamamaraan ng multiplexing na ito ay karaniwang ginagamit sa loob ng mga wireless na sistema ng komunikasyon tulad ng; Wi-Fi, mga sistema ng komunikasyon ng satellite at mga cellular network.

Halimbawa ng SDM sa Submarine Optical Cable

Space division multiplexing sa submarino optical cable application ay nahahati sa tatlong transmission system; single-core fiber C-band, single-core fiber C+L-band at multi-core fiber C-band transmission. Ang tatlong transmission system light path diagram ay ipinapakita sa ibaba.

Ang single-core fiber C-band sa isang submarine optical cable transmission system ay nilagyan lamang ng EDFA equipment para sa pagpapabuti ng signal. Ang EDFA (Erbium Doped Fiber Amplifier) ay isang uri ng OFA na isang optical amplifier sa pamamagitan ng mga erbium ions na kasama sa optical fiber core. Ang EDFA ay may ilang mga tampok tulad ng; mababang ingay, mataas na pakinabang at independiyenteng polarisasyon. Pinapalakas nito ang mga optical signal sa loob ng 1.55 μm (o) 1.58 μm na banda.

SDM sa Submarine Optical Cable

Ang single-core C+L-band transmission system ay nangangailangan ng dalawang EDFA upang pahusayin ang dalawang band signal nang naaayon. Ang multi-core fiber C-band transmission system ay napakakumplikado at nangangailangan ito ng pagpapaypay sa bawat fiber core at pag-input nito sa signal amplifier, at pagkatapos ng fan sa amplifier signal papunta sa multi-core fiber cable.

Sa tuwing ang signal-to-noise ratio ng 3-channel transmission system ay humigit-kumulang 9.5dB, kung gayon ang single-core fiber C+L-band transmission system ay nangangailangan ng 37 optical fiber pares upang makuha ang pinakamataas na optical cable capability transmission.

Ang multicore fiber C-band transmission system ay nangangailangan ng 19 hanggang 20 pares ng fibers upang makuha ang pinakamataas na kakayahan sa paghahatid. Ang single-core fiber C+L-band transmission system ay nangangailangan lamang ng labintatlong pares ng fiber cable upang maikalat ang pinakamataas na kapasidad; gayunpaman, ang pinakamataas na kapasidad nito ay 70% ng single-core C-band fiber transmission lamang.

Sa teknolohiya ng SDM, ang distansya ng bawat submarine optical cable ay nakatakda sa 60km upang kalkulahin ang mga kinakailangang boltahe ng tatlong transmission system. Ang single-core na C-band at C+L-band ay nangangailangan ng mas mababang boltahe hanggang sa 15 kV ng maximum na boltahe. Kung ihahambing sa mga multi-line na FOC transmission system, ang kanilang mga boltahe ay mas mababa dahil ang multi-core fiber transmission system ay nangangailangan ng mga karagdagang amplifier para sa pagkumpleto ng transmission.

Sa tatlong transmission system ng space division multiplexing, ang transmission ability ng single-core fiber C+L-band at multi-core C-band ay mas slighter kumpara sa single-core fiber C-band transmission. Ang single-core fiber C-band at C+L-wave system ay maaaring gumamit ng mas mababang boltahe at paggamit ng kuryente kumpara sa multi-core system kung ang isang katulad na kapasidad ay maaabot sa pamamagitan ng multi-core.

Paggawa ng Multiplexing ng Space Division

Gumagana ang Space Division Multiplexing (SDM) sa pamamagitan ng pagsasamantala sa spatial na dimensyon upang magpadala ng maraming independiyenteng stream ng data nang sabay-sabay. Narito ang isang pinasimpleng paliwanag kung paano ito gumagana:

Spatial Separation : Umaasa ang SDM sa pisikal na paghihiwalay ng mga daanan ng paghahatid para sa iba't ibang stream ng data. Maaaring makamit ang paghihiwalay na ito gamit ang iba't ibang diskarte depende sa medium ng transmission, gaya ng paggamit ng iba't ibang optical fibers, elemento ng antenna, o acoustic path.
Maramihang Channel : Ang bawat spatially separated path ay kumakatawan sa isang natatanging channel ng komunikasyon. Ang mga channel na ito ay maaaring gamitin upang magpadala ng mga independiyenteng stream ng data nang sabay-sabay nang hindi nakakasagabal sa isa't isa.
Pag-encode at Modulasyon ng Data : Bago ang paghahatid, ang data na inilaan para sa bawat channel ay sumasailalim sa mga diskarte sa pag-encode at modulasyon upang i-convert ito sa isang format na angkop para sa paghahatid sa napiling medium. Karaniwang kinabibilangan ito ng pag-convert ng digital data sa mga analog signal na binago sa mga partikular na frequency o iba pang katangian na angkop para sa transmission medium.
Sabay-sabay na Pagpapadala : Kapag ang data ay na-encode at na-modulate, ito ay ipinapadala nang sabay-sabay sa mga spatially separated na channel. Ang sabay-sabay na paghahatid na ito ay nagbibigay-daan para sa pagtaas ng data throughput at mahusay na paggamit ng mga magagamit na mapagkukunan ng komunikasyon.
Receiver Decoding : Sa dulo ng pagtanggap, ang mga signal mula sa lahat ng spatial na channel ay natatanggap at pinoproseso nang hiwalay. Ang bawat channel ay demodulate at decode para mabawi ang mga orihinal na stream ng data. Dahil ang mga channel ay spatially na pinaghihiwalay, mayroong kaunting interference sa pagitan ng mga ito, na nagbibigay-daan para sa maaasahang pagbawi ng data.
Pagsasama ng Data Stream : Sa wakas, ang mga na-recover na stream ng data mula sa lahat ng channel ay isinama upang buuin muli ang orihinal na ipinadalang data. Ang proseso ng pagsasama na ito ay nakasalalay sa partikular na aplikasyon at maaaring may kasamang mga gawain tulad ng pagwawasto ng error, pag-synchronize, at pagsasama-sama ng data.

Sa pangkalahatan, ang space division multiplexing ay nagbibigay-daan sa sabay-sabay na paghahatid ng maramihang independiyenteng mga stream ng data sa pamamagitan ng paggamit ng spatial na paghihiwalay, at sa gayon ay tumataas ang kapasidad at kahusayan ng komunikasyon. Ito ay karaniwang ginagamit sa iba't ibang sistema ng komunikasyon, kabilang ang mga optical fiber network, wireless na komunikasyon, satellite communication, at underwater acoustic communication.

Mga Halimbawa ng Multiplexing ng Space Division

Ang unang halimbawa ng SDM ay komunikasyong cellular dahil sa komunikasyong ito ang pantay na hanay ng mga frequency ng carrier ay ginagamit muli sa loob ng mga cell na hindi malapit sa isa't isa.

Optical Fiber Communication : Sa fiber optic na mga sistema ng komunikasyon, maraming channel ang maaaring mailipat nang sabay-sabay sa parehong hibla sa pamamagitan ng paggamit ng iba't ibang spatial na landas. Ang bawat spatial na landas ay maaaring kumatawan sa ibang wavelength (Wavelength Division Multiplexing – WDM) o ibang polarization state (Polarization Division Multiplexing – PDM). Nagbibigay-daan ito para sa mas mataas na kapasidad ng paghahatid ng data nang hindi kinakailangang maglagay ng karagdagang mga pisikal na fiber cable.
Maramihang Sistema ng Antenna : Sa wireless na komunikasyon, ang multiple-input multiple-output (MIMO) system ay gumagamit ng maraming antenna sa parehong transmitter at receiver upang mapabuti ang spectral na kahusayan. Ang bawat pares ng antenna ay bumubuo ng isang spatial na channel, at ang data ay ipinapadala sa mga channel na ito nang sabay-sabay, na epektibong nagpapataas ng kapasidad ng wireless na link.
Komunikasyon ng Satellite : Ang mga satellite na sistema ng komunikasyon ay kadalasang gumagamit ng mga pamamaraan ng SDM upang magpadala ng maraming signal nang sabay-sabay gamit ang iba't ibang frequency band o spatial na landas. Nagbibigay-daan ito para sa mas mahusay na paggamit ng mga mapagkukunan ng satellite at pagtaas ng data throughput para sa mga application tulad ng pagsasahimpapawid, mga serbisyo sa internet, at remote sensing.
Underwater Acoustic Communication : Sa mga kapaligiran sa ilalim ng dagat, ang mga acoustic wave ay ginagamit para sa komunikasyon dahil sa kanilang kakayahang maglakbay ng malalayong distansya. Maaaring gamitin ang SDM sa pamamagitan ng paggamit ng maraming hydrophone at transmitter upang lumikha ng mga spatially separated channels, na nagbibigay-daan para sa sabay-sabay na pagpapadala ng maramihang data stream at pagtaas ng kabuuang kapasidad ng komunikasyon.
Integrated Circuit Interconnects : Sa loob ng mga elektronikong device, gaya ng mga computer processor o networking equipment, ang mga diskarte sa pag-multipleks ng space division ay maaaring ilapat upang magkabit ng maraming bahagi o core sa isang chip. Sa pamamagitan ng pagruruta ng mga signal sa iba't ibang pisikal na landas, ang data ay maaaring maipadala nang sabay-sabay sa pagitan ng iba't ibang mga yunit ng pagpoproseso, na nagpapahusay sa pangkalahatang pagganap ng system at throughput.

Mga Kalamangan at Kahinaan

Ang bentahe ng space division multiplexing isama ang mga sumusunod.

Pinapabuti ng diskarteng SDM ang spatial density ng optical fiber sa cross-section ng unit.
Pinapalakas nito ang bilang ng mga spatial transmission channel sa loob ng isang karaniwang cladding.
Ang SDM ay isang kumbinasyon ng FDM o frequency division multiplexing at TDM o time division multiplexing .
Nagpapadala ito ng mga mensahe gamit ang isang partikular na frequency, kaya ang isang partikular na channel ay maaaring magamit laban sa isang partikular na frequency band sa loob ng ilang panahon.
Ang pamamaraan ng multiplexing na ito ay nagbibigay-daan lamang sa isang optical fiber na magpadala ng ilang mga signal na ipinadala sa iba't ibang mga wavelength na hindi nakakasagabal sa isa't isa.
Ang SDM ay bumubuo ng kahusayan sa enerhiya at makabuluhang nagbibigay-daan sa mas mababang gastos para sa bawat bit.
Pinapabuti ng SDM technique ang spectral na kahusayan para sa bawat fiber sa pamamagitan lamang ng pag-multiply ng mga signal sa loob ng orthogonal LP mode sa FMF (few-mode fibers) at multi-core fibers.
Ang pag-unlad ay medyo simple at walang pangunahing mga bagong optical na bahagi ang kinakailangan.
Pinakamahusay na paggamit ng Bandwidth.
Maaaring gamitin muli ang nakapirming dalas sa loob ng SDM.
Maaaring ipatupad ang SDM sa loob ng mga purong optical cable.
Napakataas ng throughput nito dahil sa mga optical cable.
Pinakamahusay na paggamit ng frequency dahil sa ilang mga multiplexing technique at fiber optic.

Ang disadvantages ng space division multiplexing isama ang mga sumusunod.

Ang halaga ng SDM ay tumataas pa rin nang malaki dahil sa pagpapabuti ng bilang ng mga transmission channel.
Gumagamit ang Multiplexing ng mga kumplikadong algorithm at protocol para pagsamahin at hatiin ang iba't ibang signal na bino-broadcast. Kaya pinapabuti nito ang kahirapan ng network at ginagawang mas mahirap ang pagpapanatili at pag-troubleshoot.
Ang multiplexing ay nagdudulot ng interference sa pagitan ng mga signal na bino-broadcast, na maaaring masira ang halaga ng ipinadalang data.
Ang pamamaraan ng multiplexing na ito ay nangangailangan ng isang tiyak na dami ng bandwidth para sa pamamaraan ng multiplexing, na maaaring mabawasan ang dami ng bandwidth na magagamit para sa tunay na paghahatid ng data.
Mahal ang pagpapatupad at pagpapanatili ng multiplexing na ito dahil sa pagiging kumplikado at kinakailangang espesyal na kagamitan.
Ang multiplexing na ito ay ginagawang mas mahirap na i-save ang ipinadalang data dahil maraming signal ang ipinapadala sa itaas ng isang katulad na channel.
Sa SDM, maaaring mangyari ang isang hinuha.
Ang SDM ay nahaharap sa mataas na pagkalugi sa hinuha.
Sa SDM, ang parehong set ng mga frequency o ang parehong set ng TDM signal ay ginagamit sa dalawang magkaibang lugar

Space Division Multiplexing Application

Ang mga aplikasyon ng space division multiplexing isama ang mga sumusunod.

Ginagamit ang space division multiplexing sa mga terrestrial network sa pamamagitan ng dalawang magkaibang pamamaraan; SDM-compatible na mga bahagi na nakaayos sa loob ng parehong transmission at switching infrastructure (o) pagpapatupad ng SDM sa loob lang ng switching architecture.
Space-division multiplexing technique sa loob ng MIMO wireless na komunikasyon at fiber-optic ginagamit ang komunikasyon upang mag-broadcast ng mga independiyenteng channel na pinaghihiwalay sa loob ng espasyo.
Ginagamit ang SDM sa mga cellular network sa form ng teknolohiyang Multiple Input Multiple Output, na gumagamit ng ilang antenna sa magkabilang dulo ng transmitter at receiver upang mapahusay ang halaga pati na rin ang kakayahan ng link ng komunikasyon.
Ang SDM ay tumutukoy sa isang paraan upang maunawaan ang optical fiber multiplexing na may space division.
Ginagamit ang SDM technique para sa optical data transmission kung saan man ginagamit ang maraming spatial channel tulad ng sa multi-core fibers.
Ang spatial division multiplexing technique para sa optical fiber transmission ay nakakatulong na malampasan ang limitasyon ng kakayahan ng WDM.
Ginagamit ang SDM sa teknolohiya ng GSM.

Kaya, ito ay isang pangkalahatang-ideya ng space division multiplexing , pagtatrabaho, mga halimbawa, mga pakinabang, disadvantages, at mga aplikasyon. Ang teknolohiya ng SDM ay umaayon sa trend ng paglago ng OFC o optical fiber na komunikasyon. Ang multiplexing technique na ito ay isang pangunahing inobasyon at binuong paraan ng teknolohiya ng OFC. Narito ang isang tanong para sa iyo, ano ang time division multiplexing o TDM?