إرسال متعدد

Multiple low data rate signals are multiplexed over a single high data rate link, then demultiplexed at the other end

في الاتصالات السلكية واللاسلكية وشبكات الكمبيوتر ، يعد "" الإرسال المضاعف "" (والمتعارف عليه أحيانًا "" بالمزج "") طريقة يتم من خلالها تجميع إشارات تماثلية أورقمية متعددة في إشارة واحدة على وسط مشهجر. الهدف هومشاركة منبع نادر أووحيد للإشارات . على سبيل المثال ، في مجال الاتصالات ، يمكن إجراء الكثير من مكالمات هاتفية باستخدام سلك واحد. تعدد الإرسال نشأ في telegraphy في سبعينيات القرن التاسع عشر ، ويتم تطبيقه الآن على نطاق واسع في الاتصالات. في telephony ، يُنسب إلى George Owen Squier تطوير الإرسال المضاعف للهاتف المحمول في عام 1910. يتم إرسال الإشارة المضاعفة عبر قناة اتصال مثل الكبل. يقسم تضاعف إرسال سعة قناة الاتصال إلى عدة قنوات منطقية ، واحدة لكل إشارة رسالة أوسيل من البيانات ليتم نقلها. تقوم العملية العكسية ، المعروفة باسم demultiplexing ، باستخراج القنوات الأصلية في نهاية جهاز الاستقبال. يُطلق على الجهاز الذي يقوم بتطبيق الإرسال المضاعف اسم multiplexer (MUX) ، ويطلق على الجهاز الذي ينفذ العملية العكسية demultiplexer (DEMUX أوDMX). المضاعفة المعكوسة (IMUX) لها هدف عكسي مثل المضاعفة ، أي تقسيم دفق بيانات واحد إلى عدة تدفقات ، ونقلها في وقت واحد عبر عدة قنوات اتصال ، وإعادة إنشاء دفق البيانات الأصلي. في الحوسبة computing ، يمكن أيضًا استخدام "I / O multiplexing" "" للإشارة إلى مفهوم معالجة متعددة لالإدخال / الإخراج و الأحداث من حلقة وقع واحدة ، مع استنادىءات النظام مثل الاستطلاع والانتخاب (Unix).

فهرست

الأنواع

يمكن نقل الكثير من نسب البت المتغير الرقمية كتيارات من البتات بكفاءة عبر قناة واحدة عرض النطاق الترددي عن طريق تعدد إرسال إحصائي. فنحصل على وضع تعدد إرسال مجال الزمن غير المتزامن asynchronous serial communication وهوشكل من أشكال الإرسال بتقسيم الوقت. يمكن نقل تدفقات البتات الرقمية عبر قناة تماثلية عن طريق تقنيات تعدد إرسال بتقسيم الشيفرة مثل طيف انتشار قفز التردد (FHSS) وطيف انتشار التسلسل المباشر (DSSS). في الاتصالات اللاسلكية ، يمكن أيضًا القيام بمضاعفة الإرسال من خلال التناوب و | الاستقطاب] ( الأفقي / العمودي أواتجاه عقارب الساعة / عكس اتجاه عقارب الساعة) على جميع قناة مجاورة وقمر صناعي ، أومن خلال مصفوفة ذات أطوار متعددة الهوائيات مع مخطط اتصالات متعددة الدخل متعددة الخرج (MIMO) .

مضاعفة تقسيم المساحة

في الاتصالات السلكية ، لدينا مضاعفة تقسيم المساحة space-division multiplexing ، المعروف أيضًا باسم الوصول المضاعف بتقسيم المساحة ، هواستخدام موصلات كهربائية منفصلة من نقطة إلى نقطة لكل قناة مرسلة. تضم الأمثلة كبل صوت ستيريوتماثلي ، مع زوج واحد من الأسلاك للقناة اليسرى والآخر للقناة اليمنى ، كابل الهاتف متعدد الأزواج ، شبكة نجمية مبدلة مثل شبكة الوصول عبر الهاتف كشبكة Ethernet مبدلة ودمج الشبكة mesh network . في الاتصالات اللاسلكية ، يتحقق تضاعف الإرسال بتقسيم المساحة من خلال عناصر الهوائي المتعددة التي تشكل مجموعة مصفوفات ذات أطوار. ومن الأمثلة على ذلك الدخل المتعدد والخرج المتعدد (MIMO) والدخل الفردي والخرج المتعدد (SIMO) والدخل المتعدد والخرج الفردي (MISO). يتيح جهاز التوجيه اللاسلكي IEEE 802.11g المزود بهوائيات بعدد "k" من حيث المبدأ التواصل مع قنوات "k" المتعددة ، مع معدل بتات ذروة يبلغ 54 ميجابت / ثانية ، مما يزيد من إجمالي معدل بتات الذروة بعامل "k". الهوائيات المتنوعة تعطي علامات بث متعدد المسارات (كأثر أواستجابة) ، مما يتيح لتقنيات معالجة الإشارات الرقمية فصل الإشارات المتنوعة عن بعضها البعض. يمكن أيضًا استخدام هذه التقنيات من أجل تنوع المساحات space diversity (تحسين متانة التلاشي) أوتكوين الحزمة (وتحسين الانتقائية) بدلاً من تضاعف الإرسال.

مضاعفة تقسيم التردد

Frequency-division multiplexing (FDM): The spectrum of each input signal is shifted to a distinct frequency range.

مضاعفة تقسيم التردد Frequency-division multiplexing (FDM) بطبيعتها تقنية تماثلية. يحقق FDM دمج الكثير من الإشارات في وسط واحد عن طريق إرسال إشارات في عدة نطاقات تردد مميزة عبر وسيط واحد. 'في FDM الإشارات هي إشارات كهربائية.' أحد أكثر تطبيقات FDM شيوعًا هوالبث الإذاعي والتلفزيوني التقليدي من المحطات الأرضية أوالمتنقلة أوالفضائية أوالتلفزيون الكبلي. يصل كبل واحد فقط إلى المنطقة السكنية للعميل ، ولكن يمكن لمزود الخدمة إرسال قنوات تلفزيونية متعددة أوإشارات في وقت واحد عبر هذا الكبل لجميع المشهجرين دون تدخل. يجب حتى تستقبل أجهزة الاستقبال التردد (القناة) المناسب للوصول إلى الإشارة المطلوبة.

يتم استخدام تقنية مخنلفة تسمى مضاعفة تقسيم الطول الموجي wavelength-division multiplexing (WDM) في الاتصالات البصرية.

مضاعفة تقسيم الزمن

Time-division multiplexing (TDM).

مضاعفة تقسيم الوقت Time-division multiplexing (TDM) هي تقنية رقمية (أوفي حالات نادرة ، تماثلية) تستخدم الوقت ، بدلاً من الفراغ أوالتردد ، لفصل تدفقات البيانات المتنوعة. يتضمن TDM مجموعات متتابعة من بضع بتات أوبايتات من جميع تدفق ولج فردي ، واحد تلوالآخر ، وبهذه الطريقة يمكن ربطها بالمستقبل المناسب. إذا تم القيام به بسرعة كافية ، فلن تكتشف أجهزة الاستقبال حتى القليل من زمن الدارة قد تم استخدامه لخدمة مسار اتصال منطقي آخر.

فلنعتبرأن تطبيقاً يحتاج أربعة محطات في المطار للوصول إلى جهاز كمبيوتر مركزي. تتصل جميع محطة بمعدل سرعة نقل البيانات 2400 باود baud ، لذا بدلاً من الحصول على أربع دارات فردية لتطبيق مثل هذا الإرسال ذوالسرعة المنخفضة ، قامت شركة الطيران بتثبيت زوج من أجهزة إرسال متعددة. يتم أيضًا تثبيت زوج من أجهزة المودم بمعدل سرعة نقل البيانات 9600 باود ودارة اتصالات تماثلية واحدة مخصصة من مخط تذاكر العودة في المطار إلى مركز بيانات شركة الطيران. بعض web proxy servers (على سبيل المثال polipo) استخدمت TDM في HTTP pipelining لمعاملات متعددة HTTP على نفس اتصال TCP / IP.

نلاحظ حتى طرق الاتصال في Carrier sense multiple access وmultidrop لمضاعفة الإرسال بتقسيم الزمن في حتى تدفقات البيانات المتعددة مفصولة بمرور الزمن على نفس الوسيلة ، ولكن لأن الإشارات لها أصول منفصلة فبدلاً من دمجها في أشارة واحدة من الأفضل عرضها على أنها طريقة الوصول إلى القناة ، بدلاً من حتى تكون شكلاً من أشكال الإرسال المتعدد. TD هي تقنية قديمة لمضاعفة الإرسال لا تزال توفر الأساس لمعظم شبكات الاتصالات الهاتفية الثابتة الوطنية في أوروبا ، حيث توفر منافذ الصوت والإشارة 2m / bit على التبادل عبر النطاق الضيق عبر الهاتف مثل DMS100. يوفر جميع منفذ TDM E1 أو2m / bit إما 30 أو31 نقطة زمنية للكلام في حالة أنظمة تشوير CCITT7 و30 قناة صوتية للتوصيل المتواصل من العملاء Q931 وDASS2 وDPNSS وV5 وCASSsystems.^{[بحاجة لمصدر]}

مضاعفة تقسيم الاستقطاب

تستخدم مضاعفة الإرسال بتقسيم الاستقطاب Polarization-division multiplexing | الاستقطاب للإشعاع الكهرومغناطيسي لفصل القنوات المتعامدة. إنه قيد الاستخدام العملي في جميع من الاتصالات الراديوية والبصرية ، وخاصة 100 جيجابت / ثانية لكل قناة في نظام إرسال الألياف البصرية.

مضاعفة القوة الدافعة الزاوية الدائرية

مضاعفة القوة الدافعة الزاوية الدائرية Orbital angular momentum multiplexing هي تقنية جديدة وتجريبية نسبيًا لمضاعفة إرسال قنوات متعددة الإشارات والمحمولة باستخدام الإشعاع الكهرومغناطيسي على مسار واحد. يُحتمل استخدامه بالإضافة إلى أساليب مضاعفة الإرسال العملية الأخرى لتوسيع قدرة الإرسال لهذه الأنظمة إلى حد كبير. اعتبارًا من 2012 لا يزال في مرحلته البحثية المبكرة ، حيث تم إجراء تجارب مخبرية صغيرة المقياس لعرض نطاق ترددي يصل إلى 2.5 Tbit / s على مسار ضوئي واحد. هذا موضوع مثير للجدل في المجتمع الأكاديمي ، حيث يدعي الكثيرون أنه ليس هنالك طريقة جديدة لمضاعفة الإرسال ، بل هوحالة خاصة لمضاعفة الإرسال بتقسيم المساحة.

مضاعفة تقسيم الكود

مضاعفة تقسيم الكود (CDM) أوالوصول المتعدد بتقسيم الكود Code division multiple access (CDMA) أوطيف الانتشار هي فئة من التقنيات التي تشهجر فيها عدة قنوات في نفس الوقت طيف التردد ، وهذا عرض النطاق الترددي الطيفي أعلى بكثير من معدل البت أومعدل الرمز. فبشكل واحد هوتنقل التردد ، أوآخر هوطيف الانتشار التسلسلي المباشر. ففي الحالة الأخيرة ، تنقل جميع قناة بتاتها كتسلسل مشفر خاص بقناة مشفرة للنبضات تسمى الرقائق. عدد الرقائق لكل بت ، أوالرقائق لكل رمز ، هوعامل الانتشار spreading factor] . ويتم هذا الإرسال المشفر عادةً عن طريق إرسال سلسلة فريدة من النبضات القصيرة المعتمدة على الزمن ، والتي يتم وضعها في أوقات الرقائق خلال زمن البت الأكبر. يمكن إرسال جميع القنوات ، ولكل منها رمز مختلف ، على نفس قناة الألياف أوالراديوأوأي وسيط آخر ، وإزالة تعدد الإرسال بشكل غير متزامن. تتمثل المزايا التي تتمتع بها التقنيات التقليدية في حتى عرض النطاق الترددي المتغير ممكن (كما هوالحال في المضاعفة الإحصائية) ، وأن عرض النطاق الترددي الواسع يتيح نسبة إشارة إلى ضوضاء ضعيفة وفقًا لـ نظرية شانون-هارتلي Shannon-Hartley theorem ، وأن هذا المسار المتعدد يمكن مكافحة الانتشار في الاتصالات اللاسلكية بواسطة rake receivers. أحد التطبيقات المهمة لـ CDMA هونظام تحديد المواقع العالمي (GPS).

Telecommunication multiplexing

أسلوب الوصول المتعدد

يمكن توسيع تقنية الإرسال المتعدد إلى طريقة وصول متعددة أوطريقة وصول القناة ، على سبيل المثال ، TDM إلى وصول متعدد بتقسيم الزمن (TDMA) وتعدد إرسال إحصائي إلى موجة حاملة - للمعلومات ذات الوصول المتعدد (CSMA). تتيح طريقة الوصول المتعددة للعديد من أجهزة الإرسال المتصلة بنفس الوسيط المادي حتى تتقاسم قدرتها.

يتم توفير الإرسال المضاعف بواسطة الطبقة المادية من نموذج OSI ، في حين حتى الوصول المتعدد يتضمن أيضًا بروتوكول التحكم في الوصول إلى الوسائط ، والذي يعد جزءًا من طبقة ارتباط البيانات.

توفر طبقة النقل في نموذج OSI ، وكذلك نموذج TCP / IP ، مضاعفة إرسال إحصائي لعدة تدفقات البيانات لطبقة التطبيق إلى / من الكمبيوتر نفسه.

مضاعفة تقسيم الشيفرة (CDM) هي تقنية ترسل فيها جميع قناة بتاتها كسلسلة من النبضات المشفرة الخاصة بالقناة. ويتم هذا الإرسال المشفر عادةً عن طريق إرسال سلسلة فريدة من النبضات القصيرة المعتمدة على الزمن ، والتي يتم وضعها في أزمنة الرقائق خلال زمن البت الأكبر. يمكن إرسال جميع القنوات ، ولكل منها رمز مختلف ، على نفس الألياف وإلغاء تعدد الإرسال بشكل غير متزامن. تقنيات الوصول المتعدد الأخرى المستخدمة على نطاق واسع هي الوصول المتعدد بتقسيم الزمن (TDMA) والوصول المتعدد بتقسيم التردد (FDMA). تُستخدم تقنيات مضاعفة الإرسال بتقسيم الشيفرة كتقنية وصول ، أي الوصول المتعدد بتقسيم الشيفرة (CDMA) ، في نظام الاتصالات المتنقلة العالمية (UMTS) لمعايير الاتصالات المتنقلة من الجيل الثالث (3G) التي حددها الاتحاد الدولي للاتصالات.^{[بحاجة لمصدر]}

مجالات التطبيق

إرسال البرقيات

إن أول تقنية اتصال تستخدم الأسلاك الكهربائية ، وبالتالي تقاسم الاهتمام بالاقتصاديات التي يوفرها الإرسال المتعدد ، كانت التلغراف الكهربائي. سمحت التجارب المبكرة لرسالتين منفصلتين بالانتنطق في اتجاهين متعاكسين في وقت واحد ، أولاً باستخدام بطارية كهربائية من كلا الطرفين ، ثم في طرف واحد فقط.

قام Émile Baudot بتطوير نظام multiplexing من آلات متعددة Hughes في سبعينيات القرن التاسع عشر.
في عام 1874 ، أوفد quadruplex telegraph التي طورها Thomas Edison رسالتين في جميع اتجاه في وقت واحد ، ليصبح المجموع أربع رسائل تعبر نفس السلك في نفس الوقت.
بحث الكثير من العمال في التلغراف الصوتي ، وهي تقنية مضاعفة تقسيم التردد ، مما أدى إلى اختراع الهاتف.

الاتصال التليفوني

في telephony ، ينتهي خط هاتف الخاص بالعميل عند المركّز البعيد remote concentrator ، حيث يتم مضاعفته مع الخطوط الهاتفية الأخرى لذلك الحي أومنطقة أخرى مماثلة. يتم بعد ذلك نقل الإشارة مضاعفة الإرسال إلى مخط التبديل المركزي على عدد أقل بكثير من الأسلاك ولمسافات أبعد بكثير من خط العميل يمكن عملياً حتى تصل إليها . وينطبق هذا أيضًا على خط المشهجر الرقمي (DSL). الألياف في الحلقة (FITL) هي طريقة شائعة لمضاعفة الإرسال ، والتي تستخدم الألياف البصرية باعتبارها االأساس. لا يقوم فقط بتوصيل خطوط الهاتف POTS مع بقية PSTN ، ولكن أيضًا يستبدل DSL عن طريق الاتصال مباشرة بـ Ethernet السلكية في المنزل. استخدم غالباً وضع النقل غير المتزامن بروتوكول الاتصالات هذا. ^{[بحاجة لمصدر]}

نلاحظ حتى لCable TV منذ فترة طويلة قنوات تلفزيونية متعددة ، وبدأت بأواخر القرن العشرين في تقديم نفس الخدمات مثل شركات الهاتف. IPTV التي يعتمد أيضًا على الإرسال المضاعف.

معالجة الصوت والصورة

في أنظمة معالجة وتحرير الصوت والصورة ، تشير مضاعفة الإرسال إلى عملية تشبيك الصوت والصوت والصورة في دفق بيانات واحد متماسك.

في الصوت والصورة االرقمي ، يعد دفق النقل هذا عادةً ميزة لـ تشكيل المحتوى والذي قد يشتمل على بيانات أولية) ومعلومات أخرى ، مثل ترجمات أوعناوين فرعية. قد يحدث لدفق الصوت والصوت والصورة معدل بت متغير. يُطلق على البرنامج الذي ينتج مثل هذا التدفق و/ أوالمحتوى عادةً بالمضاعف الإحصائي أو"muxer". 'demuxer' ' وهوتعبير عن برنامج يستخرج أويتيح بطريقة أخرى المعالجة المنفصلة لمكونات مثل هذا التدفق أوالمحتوى.

البث الرقمي

في أنظمة التلفزيون الرقمي ، تتم مضاعفة عدة تدفقات بيانات متغيرة معًا بمعدل البت إلى دفق ونقل بمعدل بت ثابت عن طريق المضاعف الإحصائي. هذا ما يمكن من نقل الكثير من قنوات الصوت والصورة والصوت في وقت واحد وعبر نفس قناة التردد ، إلى جانب الخدمات المتنوعة. قد يضم ذلك الكثير من برامج تلفزيون قياسي الوضوح (SDTV) (خاصةً على DVB-T ، DVB-S2 ، ISDB وATSC-C) ، أوواحد HDTV ، من الممكن مع قناة مرافقة SDTV واحدة عبر قناة تلفزيونية واحدة بعرضستة إلىثمانية ميجاهرتز. يُطلق على الجهاز الذي يحقق ذلك اسم المضاعف الإحصائي. في الكثير من هذه الأنظمة ، ينتج عن مضاعفة الإرسال قطار نقل MPEG. أحدث مقاييس DVB DVB-S2 وDVB-T2 لديها القدرة على حمل عدة HDTV قنوات في مضاعفة الإرسال الواحد.^{[بحاجة لمصدر]}

في الراديوالرقمي ، تعد مضاعفة الإرسال (المعروفة أيضًا باسم مجموعة) وهي عددًا من محطات الراديوالتي تم تجميعها معًا. تضاعف الإرسال هودفق من المعلومات الرقمية التي تتضمن الصوت والبيانات الأخرى.

في أقمار الاتصالات الاصطناعية التي تحمل بث شبكة تلفزيون وشبكة راديو، يُعهد هذا باسم "" قناة متعددة لكل مشغل "" "أو" " "MCPC '. عندما لاقد يكون تعدد الإرسال عمليًا (على سبيل المثال عندما تكون هناك مصادر مختلفة تستخدم مستجيب واحد) ، يتم استخدام وضع قناة حاملة مفردة لكل مشغل.^{[بحاجة لمصدر]}

البث التماثلي

في بث FM والوسائط الأخرى كالراديو تماثلي ، يعتبر تعدد الإرسال مصطلحًا شائعًا لعملية إضافة موجة حاملة فرعية subcarrier إلى الإشارة الصوتية قبل حتى تدخل مرسل ، حيث يحدث التعديل . (في الواقع ، يمكن إنشاء إشارة تعدد إرسال نظام صوتي باستخدام تعدد الإرسال بتقسيم الوقت ، عن طريق التبديل بين إشارتي الإدخال (القناة اليسرى والقناة اليمنى) بمعدل الموجات فوق الصوتية (الموجات الحاملة الفرعية) ، ثم تصفية التوافقيات الأعلى.) في هذا المعنى ، يُعهد أحيانًا باسم "MPX" ، والذي بدوره يعد أيضًا مصطلحًا قديمًا لـ مجسم صوتي stereophonic FM ، يظهر على نظام ستيريومنذ الستينيات.

بمعنى آخر

في التحليل الطيفي spectroscopy ، يتم استخدام هذا المصطلح للإشارة إلى حتى التجربة يتم إجراؤها بمزيج من الترددات في آن واحد وأن استجابة جميع منها يتم تحليلها بعد ذلك باستخدام مبدأ تحويل فورييه.

في برمجة الكمبيوتر ، قد يشير إلى استخدام مورد واحد في الذاكرة (مثل معالجة ملف) للتعامل مع موارد خارجية متعددة (مثل الملفات الموجودة على القرص).

بعض تقنيات مضاعفة الإرسال الكهربائي لا تتطلب وجود جهاز "multiplexer مادي ، فهي تشير إلى" مصفوفة لوحة المفاتيح "أو" Charlieplexing "نمط التصميم:

قد يشير التضاعف إلى تصميم عرض متضاعف الإرسال (تكون شاشات العرض غير المضاعفة محصنة ضد التفكك).
قد يشير التضاعف إلى تصميم "مصفوفة التبديل" (الأزرار غير المضاعفة محصنة ضد "المفاتيح الوهمية" وأيضًا محصنة من "حجب المفاتيح الوهمية")).

في الكمية العالية للمواد أوالعناصر التي تمر عبر نظام أوعملية تسلسل الحمض النووي ، يستخدم المصطلح للإشارة إلى أنه قد تمت إضافة بعض المتواليات الاصطناعية (تسمى غالبًا "الباركود" أو"الفهارس") لربط قراءات التسلسل المعطى بعينة معينة ، ووبالتالي السماح لتسلسل عينات متعددة في نفس رد العمل.

المراجع

^ Charles M. Hannum; The NetBSD Foundation (1998). "poll, pollts — synchronous I/O multiplexing". BSD Cross Reference. NetBSD. Lay summary.
^ Computer Systems Research Group (1994). "select, pselect — synchronous I/O multiplexing". BSD Cross Reference. NetBSD. Lay summary.
^ Bates, Regis J; Bates, Marcus (2007), Voice and Data Communications, ISBN 9780072257328
^ "rfc2068 - HTTP/1.1". Retrieved 2010-09-23.
^ Tamburini, Fabrizio; Mari, Elettra; Sponselli, Anna; Thidé, Bo; Bianchini, Antonio; Romanato, Filippo (2012-01-01). "Encoding many channels on the same frequency through radio vorticity: first experimental test". New Journal of Physics (in الإنجليزية). 14 (3): 033001. arXiv:1107.2348. doi:10.1088/1367-2630/14/3/033001. ISSN 1367-2630.
^ Twisted light' carries 2.5 terabits of data per second". BBC News. 2012-06-25. Retrieved 2012-06-25.
^ Tamagnone, Michele; Silva, Joana S.; Capdevila, Santiago; Mosig, Juan R.; Perruisseau-Carrier, Julien (2015). "The orbital angular momentum (OAM) multiplexing controversy: OAM as a subset of MIMO". 2015 9th European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP): 1–5.
^ "All about DAB multiplexes". Radio & Television Investigation Service. BBC. Retrieved 17 June 2018.
^ "Multiplexing filehandles with select() in perl".