Multiplexação por Divisão de Tempo: Diagrama de Blocos, Funcionamento, Diferenças e Suas Aplicações

Um meio pode transportar apenas um único sinal a qualquer segundo no tempo. Para transmitir vários sinais para transmitir um meio, o meio deve ser separado, fornecendo a cada sinal um segmento de toda a largura de banda. Isso pode ser possível usando uma técnica de multiplexação. Multiplexação é uma técnica usada para combinar vários sinais em um único sinal usando um meio compartilhado. Existem diferentes tipos de técnicas de multiplexação, como TDM, FDM, CDMA e WDM, que são utilizadas em sistemas de transmissão de dados. Este artigo discute uma visão geral de um dos tipos de técnicas de multiplexação como multiplexação por divisão de tempo que também é conhecido como TDM.

O que é multiplexação por divisão de tempo?

A multiplexação por divisão de tempo ou definição de TDM é; uma técnica de multiplexação usada para transmitir dois ou mais sinais digitais de fluxo acima de um canal comum. Neste tipo de técnica de multiplexação, os sinais de entrada são separados em intervalos de tempo equivalentes de comprimento fixo. Depois que a multiplexação é concluída, esses sinais são enviados por um meio compartilhado e, após a desmultiplexação, eles são remontados em seu formato original.

Diagrama de blocos de multiplexação por divisão de tempo

O diagrama de blocos de multiplexação por divisão de tempo é mostrado abaixo, que usa ambas as seções do transmissor e do receptor. Para transmissão de dados, a técnica de multiplexação que utiliza eficientemente todo o canal é às vezes chamada de PAM/TDM porque; um sistema TDM utiliza um PAM. Portanto, nesta técnica de modulação, cada pulso mantém um curto período de tempo, permitindo o uso máximo do canal.

No diagrama de blocos TDM acima, há o número de LPFs no início do sistema com base no número. de entradas de dados. Basicamente, esses filtros passa-baixo são filtros anti-aliasing que removem o aliasing do sinal i/p de dados. Depois disso, a saída do LPF é dada ao comutador. De acordo com a rotação do comutador, as amostras de entrada de dados são coletadas através dele. Aqui, a taxa de revolução do comutador é 'fs', portanto, denota a frequência de amostragem do sistema.

Suponha que temos 'n' entradas de dados e, de acordo com a revolução, uma após a outra, essas entradas de dados serão multiplexadas e transmitidas acima do canal comum. Na extremidade receptora do sistema, é usado um decomutador que é sincronizado na extremidade transmissora pelo comutador. Portanto, este decomutador l na extremidade receptora divide o sinal multiplexado por divisão de tempo.

No sistema acima, o comutador e o decomutador devem ter a mesma velocidade de rotação para ter uma demultiplexação precisa do sinal no final do receptor. Com base na revolução realizada pelo decomutador, as amostras são coletadas pelo LPF & a entrada de dados real no receptor é recuperada.

Deixe a frequência máxima do sinal 'fm' e a frequência de amostragem 'fs' então

fs ≥ 2fm

Portanto, a duração do tempo entre amostras sucessivas é dada como,

Ts = 1/fs

Se considerarmos que existem ‘N’ canais de entrada, então uma única amostra é coletada de cada uma das ‘N’ amostras. Portanto, cada intervalo nos dará 'N' amostras e o espaçamento entre os dois pode ser escrito como Ts/N.

Sabemos que basicamente a frequência de pulso é o número de pulsos para cada segundo que é dado como
Frequência de pulso = 1/espaçamento entre duas amostras

= 1/Ts/N =.N/Ts

Sabemos que Ts = 1/fs, a equação acima ficará como;

= N/1/fs = Nfs.

Para um sinal de multiplexação por divisão de tempo, o pulso para cada segundo é a taxa de sinalização denotada com 'r'. Então,

r = Nfs

Como funciona a multiplexação por divisão de tempo?

O método de multiplexação por divisão de tempo funciona colocando vários fluxos de dados dentro de um único sinal, dividindo o sinal em vários segmentos, onde cada segmento tem uma duração muito curta. Cada fluxo de dados individual na extremidade receptora é remontado dependendo do tempo.

No diagrama TDM a seguir, quando as três fontes A, B e C desejam enviar dados por meio de um meio comum, o sinal dessas três fontes pode ser separado em vários quadros, onde cada quadro tem seu intervalo de tempo fixo.

No sistema TDM acima, três unidades de cada fonte são levadas em consideração para formar o sinal real em conjunto.

Um quadro é coletado com uma única unidade de cada fonte que é transmitida por vez. Quando essas unidades são completamente diferentes umas das outras, as chances evitáveis ​​de mistura de sinal podem ser removidas. Depois que um quadro é transmitido acima de um intervalo de tempo específico, o segundo quadro utiliza um canal semelhante para ser transmitido e esse processo é repetido até que a transmissão seja concluída.

Tipos de multiplexação por divisão de tempo

Existem dois tipos de multiplexação por divisão de tempo; TDM síncrono e TDM assíncrono.

TDM síncrono

A entrada é síncrona, a multiplexação por divisão de tempo é simplesmente conectada a um quadro. No TDM, se houver ‘n’ conexões, o quadro pode ser separado em ‘n’ intervalos de tempo. Portanto, cada slot é simplesmente alocado para cada linha de entrada. Nesse método, a taxa de amostragem é familiar a todos os sinais e, portanto, uma entrada de clock semelhante é fornecida. O mux atribui o mesmo slot a todos os dispositivos o tempo todo.

As vantagens do TDM síncrono incluem principalmente; ordem sendo mantida e nenhum dado de endereçamento é necessário. As desvantagens do TDM síncrono incluem principalmente; ele precisa de uma taxa de bits alta e, se não houver sinal de entrada em um único canal, pois um intervalo de tempo fixo é alocado para cada canal, o intervalo de tempo desse canal específico não contém nenhum dado e há desperdício de largura de banda.

TDM assíncrono

O TDM assíncrono também é conhecido como TDM estatístico, que é um tipo de TDM em que o quadro o/p reúne informações do quadro de entrada até que seja preenchido, mas não deixando um slot vazio como no TDM síncrono. Nesse tipo de multiplexação, temos que incluir o endereço de dados específicos dentro do slot que está sendo transmitido ao quadro de saída. Este tipo de TDM é muito eficiente porque a capacidade do canal é totalmente utilizada e melhora a eficiência da largura de banda.

As vantagens do TDM assíncrono incluem principalmente; seu circuito não é complexo, é usado um link de comunicação de baixa capacidade, não há nenhum problema grave de diafonia, nenhuma distorção de intermediação e para cada canal, toda a largura de banda do canal é usada. As desvantagens do TDM assíncrono incluem principalmente; ele precisa de um buffer, os tamanhos dos quadros são diferentes e os dados de endereço são necessários.

Diferença P/B Multiplexação por Divisão de Tempo Vs Acesso Múltiplo por Divisão de Tempo

A diferença entre TDM e TDMA é discutida abaixo.

Vantagens e desvantagens

As vantagens da multiplexação por divisão de tempo incluem as seguintes.

• O projeto do circuito do TDM é simples.
• TDM usa a largura de banda total do canal para transmissão de sinal.
• No TDM, a questão da distorção da intermediação não existe.
• Os sistemas TDM são muito flexíveis em comparação com o FDM.
• Para cada canal, toda a largura de banda disponível do canal é usada.
• Às vezes, a sobreposição de pulso pode causar diafonia, mas pode ser diminuída usando o tempo de guarda.
• Nesta multiplexação, raramente ocorre transmissão indesejada de sinal entre os canais de comunicação.

As desvantagens da multiplexação por divisão de tempo incluem as seguintes.

• Ambas as seções de transmissão e recepção devem ser sincronizadas adequadamente para ter transmissão e recepção de sinal corretas.
• O TDM é complexo de implementar.
• Em comparação com o FDM, esta multiplexação tem menor latência.
• Os sistemas TDM requerem o endereçamento dos dados e do buffer.
• Os canais dessa multiplexação podem se esgotar devido ao lento desvanecimento da banda estreita.
• No TDM, a sincronização é muito significativa.
• Em um TDM, um buffer e informações de endereço são necessários.

Aplicações/Usos

As aplicações da multiplexação por divisão de tempo são discutidas abaixo.

• O TDM é utilizado nas linhas telefônicas da Rede Digital de Serviços Integrados.
• Esta multiplexação é aplicável em redes telefônicas públicas comutadas (PSTN) e SONET (Synchronous Optical Networking).
• TDM é aplicável em sistemas telefônicos.
• TDM é utilizado em linhas telefônicas fixas.
• Anteriormente, essa técnica de multiplexação era usada no telégrafo.
• O TDM é usado em rádios celulares, sistemas de acesso via satélite e sistemas de mixagem de áudio digital.
• TDM é a técnica mais comum usada em sistemas de comunicação por fibra óptica/transmissão de dados ópticos.
• O TDM é usado para sinais analógicos e digitais, onde vários canais com menos velocidade são simplesmente multiplexados em canais de alta velocidade utilizados para transmissão.
• É usado em rádio celular, comunicação digital e sistema de comunicação por satélite .

Assim, este é uma visão geral da multiplexação por divisão de tempo ou TDM que é usado para transmitir sinais múltiplos acima do mesmo meio compartilhado simplesmente alocando um intervalo de tempo limitado para cada sinal. Geralmente, esse tipo de multiplexação é usado por meio de sistemas digitais que enviam ou recebem sinais digitais ou passa-banda que são transportados por operadoras analógicas e utilizados por sistemas de transmissão óptica como SDH (Hierarquia digital síncrona) e PDH (Hierarquia digital plesiocrônica). Aqui está uma pergunta para você, o que é FDM?