Мультиплексирование

К:Википедия:Статьи без источников (тип: не указан)

В информационных технологиях и связи, мультиплекси́рование (англ. multiplexing, muxing) — уплотнение канала, т. е. передача нескольких потоков (каналов) данных с меньшей скоростью (пропускной способностью) по одному каналу.

В телекоммуникациях мультиплексирование подразумевает передачу данных по нескольким логическим каналам связи в одном физическом канале. Под физическим каналом подразумевается реальный канал со своей пропускной способностью — медный или оптический кабель, радиоканал.

В информационных технологиях мультиплексирование подразумевает объединение нескольких потоков данных (виртуальных каналов) в один. Примером может послужить видеофайл, в котором поток (канал) видео объединяется с одним или несколькими каналами аудио.

Устройство или программа, осуществляющая мультиплексирование, называется мультиплексором.

Принципы мультиплексирования

Мультиплексирование с разделением по частоте (FDM)

Технология

Мультиплексирование с разделением по частоте (англ. FDM, Frequency Division Multiplexing) предполагает размещение в пределах полосы пропускания канала нескольких каналов с меньшей шириной. Наглядным примером может послужить радиовещание, где в пределах одного канала (радиоэфира) размещено множество радиоканалов на разных частотах (в разных частотных полосах).

Основные применения

Используется в сетях мобильной связи (см. FDMA) для разделения доступа, в волоконно-оптической связи аналогом является мультиплексирование с разделением по длине волны (WDM, Wavelength Division Multiplexing) (где частота — это цвет излучения излучателя), в природе — все виды разделений по цвету (частота электромагнитных колебаний) и тону (частота звуковых колебаний).

Мультиплексирование с разделением по времени (TDM)

Технология

Мультиплексирование с разделением по времени (англ. TDM, Time Division Multiplexing) предполагает кадровую передачу данных, при этом переход с каналов меньшей ширины (пропускной способности) на каналы с большей освобождает резерв для передачи в пределах одного кадра большего объёма нескольких кадров меньшего.

На рисунке: А, В и С — мультиплексируемые каналы с пропускной способностью (шириной) N и длительностью кадра Δt; E — мультиплексированный канал с той же длительносью Δt но с шириной M*N, один кадр которого (суперкадр) несёт в себе все 3 кадра входных мультиплексируемых сигналов последовательно, каждому каналу отводится часть времени суперкадра — таймслот, длиной Δt_M=Δt/M

Таким образом, канал с пропускной способностью M * N может пропускать M каналов с пропускной способностью N, причём при соблюдении канальной скорости (кадров в секунду) результат демультиплексирования совпадает с исходным потоком канала (А, В или С на рисунке) и по фазе, и по скорости, т. е. протекает незаметно для конечного получателя.

Основные применения

• беспроводные TDMA-сети, Wi-Fi, WiMAX;
• канальная коммутация в PDH и SONET/SDH;
• пакетная коммутация в ATM, Frame Relay, Ethernet, FDDI;
• коммутация в телефонных сетях;
• последовательные шины: PCIe, USB.

Статистическое мультиплексирование

Технология

Называется также мультиплексированием по требованию (англ. On-Demand Multiplexing). Схема асинхронна: общий выходной поток формируется входящими каналами, блоки данных (пакеты) по которым прибывают через различные, в т.ч. случайные, интервалы времени, независимо от прибытий по любому другому входящему каналу, и могут иметь произвольную длину, в т.ч. постоянную. Если во входящем канале пакеты отсутствуют, то ресурс выходного канала ему не предоставляется.

Поскольку исходящий канал может быть занят, на входах предусмотрены буферы для хранения пакетов. В связи с этим некоторые пакеты могут быть доставлены в место назначения с переменными задержками.

Основные применения

• сети коммутации пакетов, в т.ч. сети с быстрой коммутацией пакетов.

См. также

• английская статья Statistical time division multiplexing.

Мультиплексирование с разделением по длине волны (WDM)

Технология

Мультиплексирование с разделением по длине волны (англ. WDM, Wavelength Division Multiplexing) предполагает передачу по одному оптическому волокну каналов на различных длинах волн. В основе технологии лежит факт того, что волны с разными длинами распространяются независимо друг от друга. Выделяют три основных типа спектрального уплотнения: WDM, CWDM и DWDM.

Основные применения

• городские сети передачи данных
• магистральные сети передачи данных

Применение мультиплексирования современными провайдерами ШПД

Мультиплексирование (см. Овербукинг) современными провайдерами ШПД обусловлено экономическими и технологическими особенностями сетей передачи данных.

Экономические особенности передачи данных состоят в следующем. При вводе в одну точку подключения 100 Мбит/сек полосы провайдер в состоянии подключить порядка 100 клиентов с заявленной скоростью в 100 Мбит/сек, без потери видимого ощущения скорости Интернета. Рассмотрим подробнее: допустим, стоимость 100 Мбит/сек равна 100 000 р. Не каждая фирма или частное лицо способно оплачивать постоянный доступ по такой цене. Если провайдер назначит цену в 2 000 р. за доступ к такой полосе, и продаст этот доступ 50-100 пользователям, он получит прибыль, а пользователи — доступную услугу.

Что касается скорости доступа для пользователей. Допустим, 10 из 100 пользователей одновременно скачивают "тяжелый" контент из сети. У каждого провайдера стоит система распределения нагрузки, то есть заполучить весь канал в 100 Мбит/сек у пользователя не получится. Система ограничит ваш канал по определенной формуле, но даже при скорости скачивания в 10 Мбит/сек загрузка файла размером в 30 Мбайт займет не более 30 секунд. Далее ваша нагрузка на канал сведется к просмотру страниц и пользованию почтой. Если масштабировать ситуацию и принять, что у провайдера таких каналов связи и, соответственно, пользователей больше в сотни и тысячи раз, можно представить, что в каждый определенный промежуток времени, каждый пользователь физически не способен запрашивать столько информации, чтобы загрузить канал. Поэтому скорость может незначительно снижаться в "часы пик" и оставаться на заявленном уровне в остальное время.

Примечания

[deps.ua/ru/knowegable-base-ru/primery-tehnicheskih-reshenij/item/209-skhemy-podklyucheniya-cwdm-multipleksorov-pri-razlichnykh-topologiyakh-seti.html CWDM мультиплексоры] Схемы подключения CWDM мультиплексоров при различных топологиях сети

См. также

• Инверсное мультиплексирование
• DSLAM — DSL Access Multiplexer
• CDMA (англ. Code Division Multiple Access) — множественный доступ с кодовым разделением

Литература

• Д. Дэвис, Д. Барбер, У. Прайс, С. Соломонидес. Вычислительные сети и сетевые протоколы = Computer Networks and their Protocols / Пер. с англ. под ред. д.т.н., проф. С. И. Самойленко. — М.: "Мир", 1982. — 562 с. — 10,000 экз.

Отрывок, характеризующий Мультиплексирование

– Суди меня там Бог и великий государь! – сказал Денисов, выходя; и Ростов услыхал, как за балаганом зашлепали по грязи ноги нескольких лошадей. Ростов не позаботился даже узнать, куда поехал Денисов. Угревшись в своем угле, он заснул и перед вечером только вышел из балагана. Денисов еще не возвращался. Вечер разгулялся; около соседней землянки два офицера с юнкером играли в свайку, с смехом засаживая редьки в рыхлую грязную землю. Ростов присоединился к ним. В середине игры офицеры увидали подъезжавшие к ним повозки: человек 15 гусар на худых лошадях следовали за ними. Повозки, конвоируемые гусарами, подъехали к коновязям, и толпа гусар окружила их.
– Ну вот Денисов всё тужил, – сказал Ростов, – вот и провиант прибыл.
– И то! – сказали офицеры. – То то радешеньки солдаты! – Немного позади гусар ехал Денисов, сопутствуемый двумя пехотными офицерами, с которыми он о чем то разговаривал. Ростов пошел к нему навстречу.
– Я вас предупреждаю, ротмистр, – говорил один из офицеров, худой, маленький ростом и видимо озлобленный.
– Ведь сказал, что не отдам, – отвечал Денисов.
– Вы будете отвечать, ротмистр, это буйство, – у своих транспорты отбивать! Наши два дня не ели.
– А мои две недели не ели, – отвечал Денисов.
– Это разбой, ответите, милостивый государь! – возвышая голос, повторил пехотный офицер.
– Да вы что ко мне пристали? А? – крикнул Денисов, вдруг разгорячась, – отвечать буду я, а не вы, а вы тут не жужжите, пока целы. Марш! – крикнул он на офицеров.
– Хорошо же! – не робея и не отъезжая, кричал маленький офицер, – разбойничать, так я вам…
– К чог'ту марш скорым шагом, пока цел. – И Денисов повернул лошадь к офицеру.
– Хорошо, хорошо, – проговорил офицер с угрозой, и, повернув лошадь, поехал прочь рысью, трясясь на седле.
– Собака на забог'е, живая собака на забог'е, – сказал Денисов ему вслед – высшую насмешку кавалериста над верховым пехотным, и, подъехав к Ростову, расхохотался.
– Отбил у пехоты, отбил силой транспорт! – сказал он. – Что ж, не с голоду же издыхать людям?
Повозки, которые подъехали к гусарам были назначены в пехотный полк, но, известившись через Лаврушку, что этот транспорт идет один, Денисов с гусарами силой отбил его. Солдатам раздали сухарей в волю, поделились даже с другими эскадронами.
На другой день, полковой командир позвал к себе Денисова и сказал ему, закрыв раскрытыми пальцами глаза: «Я на это смотрю вот так, я ничего не знаю и дела не начну; но советую съездить в штаб и там, в провиантском ведомстве уладить это дело, и, если возможно, расписаться, что получили столько то провианту; в противном случае, требованье записано на пехотный полк: дело поднимется и может кончиться дурно».
Денисов прямо от полкового командира поехал в штаб, с искренним желанием исполнить его совет. Вечером он возвратился в свою землянку в таком положении, в котором Ростов еще никогда не видал своего друга. Денисов не мог говорить и задыхался. Когда Ростов спрашивал его, что с ним, он только хриплым и слабым голосом произносил непонятные ругательства и угрозы…
Испуганный положением Денисова, Ростов предлагал ему раздеться, выпить воды и послал за лекарем.
– Меня за г'азбой судить – ох! Дай еще воды – пускай судят, а буду, всегда буду подлецов бить, и госудаг'ю скажу. Льду дайте, – приговаривал он.
Пришедший полковой лекарь сказал, что необходимо пустить кровь. Глубокая тарелка черной крови вышла из мохнатой руки Денисова, и тогда только он был в состоянии рассказать все, что с ним было.
– Приезжаю, – рассказывал Денисов. – «Ну, где у вас тут начальник?» Показали. Подождать не угодно ли. «У меня служба, я зa 30 верст приехал, мне ждать некогда, доложи». Хорошо, выходит этот обер вор: тоже вздумал учить меня: Это разбой! – «Разбой, говорю, не тот делает, кто берет провиант, чтоб кормить своих солдат, а тот кто берет его, чтоб класть в карман!» Так не угодно ли молчать. «Хорошо». Распишитесь, говорит, у комиссионера, а дело ваше передастся по команде. Прихожу к комиссионеру. Вхожу – за столом… Кто же?! Нет, ты подумай!…Кто же нас голодом морит, – закричал Денисов, ударяя кулаком больной руки по столу, так крепко, что стол чуть не упал и стаканы поскакали на нем, – Телянин!! «Как, ты нас с голоду моришь?!» Раз, раз по морде, ловко так пришлось… «А… распротакой сякой и… начал катать. Зато натешился, могу сказать, – кричал Денисов, радостно и злобно из под черных усов оскаливая свои белые зубы. – Я бы убил его, кабы не отняли.
– Да что ж ты кричишь, успокойся, – говорил Ростов: – вот опять кровь пошла. Постой же, перебинтовать надо. Денисова перебинтовали и уложили спать. На другой день он проснулся веселый и спокойный. Но в полдень адъютант полка с серьезным и печальным лицом пришел в общую землянку Денисова и Ростова и с прискорбием показал форменную бумагу к майору Денисову от полкового командира, в которой делались запросы о вчерашнем происшествии. Адъютант сообщил, что дело должно принять весьма дурной оборот, что назначена военно судная комиссия и что при настоящей строгости касательно мародерства и своевольства войск, в счастливом случае, дело может кончиться разжалованьем.
Дело представлялось со стороны обиженных в таком виде, что, после отбития транспорта, майор Денисов, без всякого вызова, в пьяном виде явился к обер провиантмейстеру, назвал его вором, угрожал побоями и когда был выведен вон, то бросился в канцелярию, избил двух чиновников и одному вывихнул руку.
Денисов, на новые вопросы Ростова, смеясь сказал, что, кажется, тут точно другой какой то подвернулся, но что всё это вздор, пустяки, что он и не думает бояться никаких судов, и что ежели эти подлецы осмелятся задрать его, он им ответит так, что они будут помнить.
Денисов говорил пренебрежительно о всем этом деле; но Ростов знал его слишком хорошо, чтобы не заметить, что он в душе (скрывая это от других) боялся суда и мучился этим делом, которое, очевидно, должно было иметь дурные последствия. Каждый день стали приходить бумаги запросы, требования к суду, и первого мая предписано было Денисову сдать старшему по себе эскадрон и явиться в штаб девизии для объяснений по делу о буйстве в провиантской комиссии. Накануне этого дня Платов делал рекогносцировку неприятеля с двумя казачьими полками и двумя эскадронами гусар. Денисов, как всегда, выехал вперед цепи, щеголяя своей храбростью. Одна из пуль, пущенных французскими стрелками, попала ему в мякоть верхней части ноги. Может быть, в другое время Денисов с такой легкой раной не уехал бы от полка, но теперь он воспользовался этим случаем, отказался от явки в дивизию и уехал в госпиталь.


В июне месяце произошло Фридландское сражение, в котором не участвовали павлоградцы, и вслед за ним объявлено было перемирие. Ростов, тяжело чувствовавший отсутствие своего друга, не имея со времени его отъезда никаких известий о нем и беспокоясь о ходе его дела и раны, воспользовался перемирием и отпросился в госпиталь проведать Денисова.
Госпиталь находился в маленьком прусском местечке, два раза разоренном русскими и французскими войсками. Именно потому, что это было летом, когда в поле было так хорошо, местечко это с своими разломанными крышами и заборами и своими загаженными улицами, оборванными жителями и пьяными и больными солдатами, бродившими по нем, представляло особенно мрачное зрелище.