FDM, TDM ו-WDM: טכנולוגיית ריבוי הסבר

מהי טכנולוגיית ריבוי?

מטרת הליבה של ריבוי היא לאפשר למספר אותות עצמאיים לשתף את אותו ערוץ שידור. על ידי בחירת "מידות/פרמטרים" שונים כדי לבודד אותות, זה משפר את ניצול הקישור. בתקשורת סיבים אופטיים, זה גם נחשב בדרך כלל כאמצעי מפתח להרחבת הקיבולת של תשתית סיבים קיימת. הנפוץ ביותרטכניקות ריבוילִכלוֹלריבוי חלוקת תדרים (FDM), ריבוי חלוקת זמן (TDM), וריבוי חלוקת אורך גל (WDM). אנו נתמקד במתן-סיקור מעמיק של טכנולוגיות אלו.

הבדלים מרכזיים

ההבדלים ביןריבוי חלוקת תדרים (FDM), ריבוי חלוקת זמן (TDM), וריבוי חלוקת אורך גל (WDM)ניתן להבין דרך המושג "חלוקת משאבים":

FDM (ריבוי חלוקת תדרים): מחלק את רוחב הפס הכולל למספר מרווחי תדרים, כאשר כל אות משדר בו זמנית בפס התדרים שלו.

TDM (ריבוי חלוקת זמן): מחלק את תהליך השידור לפרוסות/משבצות זמן עוקבות, כאשר כל אות נשלח ברצף לפי משבצות זמן; כל אחד יכול להשתמש ברוחב הפס המלא במהלך משבצת הזמן שלו.

WDM (ריבוי חלוקת אורך גל): משתמש באורכי גל שונים (נשאים אופטיים) על אותו סיב אופטי כדי לשאת ערוצים שונים, מה שמאפשר שידור מקביל של אותות אופטיים מרובים. גישה זו דומה למושג חלוקת התדרים, אך המדיום הנשא הוא קל.

מה זה FDM?

FDMהיא שיטה טיפוסית של "חלוקת ערוצים": היא מפצלת את רוחב הפס של הקישור למספר תת-ערוצים לוגיים-, כאשר כל אות מוקצה לפס תדרים ספציפי ומועבר לערוץ המשנה- המקביל באמצעות סינון, אפנון וטכניקות אחרות. כדי לצמצם הפרעות הדדיות בין תתי-ערוצים-סמוכים, שיטות הנדסה מעסיקות בדרך כלל פסי שמירה כדי לבודד פסי תדרים.

יישומים אופייניים: FDMנמצא בשימוש נרחב בטלוויזיה שידורית, משדרים לתקשורת לוויינית ובקווים-ארוכים ברשתות טלפון מסורתיות. היתרון העיקרי של טכנולוגיה זו הוא שכל הערוצים יכולים לשדר בו זמנית וברציפות ללא צורך בסנכרון זמן מדויק, אך בשל הצורך ברצועות שמירה ומסננים מורכבים, ניצול הספקטרום נמוך יחסית.
 

מה זה TDM?

TDMממפה מספר אותות לעמדות זמן שונות: המשדר מחלק מסגרות זמן למספר משבצות זמן, כאשר כל שירות שולח בהתאם לרצף המשבצות; המקלט משחזר כל זרם נתונים לפי אותם כללי תזמון.

ריבוי חלוקת זמן אופטי (OTDM), הנראה בדרך כלל בתקשורת אופטית, הוא גרסה שלTDM. הוא מנצל את יכולת רזולוציית הזמן של פולסים אופטיים כדי לשלב מספר ערוצים אופטיים במהירות-נמוכה בתוך מחזור שעון קבוע, ובכך להגדיל את קצב השידור האפקטיבי. עם זאת, ככל שהפולסים מצטמצמים והמרחק גדל, פיזור ובעיות אחרות הופכות בולטים יותר, הדורשים אמצעי פיצוי תואמים.

יישומים אופייניים: טכנולוגיית TDMמיושם באופן נרחב בקווי טלפון דיגיטליים T1/E1, GSM ורשתות ניידות 2G אחרות, מערכות תקשורת לווייניות TDMA ורשתות אופטיות סינכרוניות של SONET/SDH. היתרון העיקרי שלTDMהוא היעדר דיבור צולב בין ערוצים וניצול מלא של כל רוחב הפס, מה שהופך אותו למתאים במיוחד להעברת אותות דיגיטליים, אם כי הוא דורש סנכרון זמן מדויק.
 

מה זה WDM?

ריבוי חלוקת אורך גל (WDM)מיישם "מקביליות מבוססת אורך גל" על סיב אופטי, משלב מספר נשאים אופטיים באורכי גל שונים לאותו סיב לצורך שידור, ואז מפריד אותם לפי אורך גל בקצה השני. מאפיין הנדסי חשוב הוא שכל ערוץ אורך גל יכול להשיג במידה רבה ניתוק פרוטוקול וקצב.

שניים נפוציםWDMמערכות הןCWDMוDWDM (ריבוי חלוקת אורך גל צפוף). הם חולקים את אותו עיקרון אך נבדלים בעיקר במרווח בין אורכי גל, במספר הערוצים הזמינים ובתלות ביכולות הגברה של תחום אופטי.

גישת הרחבת הקיבולת שלWDMהוא בדרך כלל גרגירי יותר: ניתן להוסיף ערוצים באורך גל לפי הצורך כדי להגדיל את הקיבולת. עם זאת, המשמעות היא גם ריבוי/דה-מולטיפלקס מוגבר, התקני ניהול הספק אופטי ומורכבות הנדסית, עם עלייה מקבילה במורכבות המערכת ובדרישות התפעול.
 

השוואת צד-לצד-של FDM, TDM ו-WDM

מַסְקָנָה

FDMמתאים לתרחישי "חלוקת ערוצי פס תדרים", עם התמקדות הנדסית בבידוד פס תדרים ויישום מסננים.

TDMמתאים יותר לארגון הזמני של מערכות דיגיטליות, עם תלות חזקה יותר במבני סנכרון, מסגרת ומשבצת זמן.

WDMהיא אחת מגישות הרחבת הקיבולת הנפוצות ביותר ברשתות סיבים אופטיים, משפר משמעותית את קיבולת הנשיאה של-סיבים בודדים באמצעות מקביליות אורכי גל. ברשתות אופטיות בפועל, מקובל לשלב שיטות ריבוי מרובות כדי להשיג תוצאות שידור והתפתחות טובות יותר.