A multiplexação em redes de telecomunicações e de computadores é um tipo de técnica usada para combinar e transmitir vários sinais de dados em um único meio. No multiplexação método, multiplexador O hardware (MUX) desempenha um papel significativo na obtenção da multiplexação, mesclando 'n' linhas de entrada para gerar uma única linha de saída. Portanto, este método segue principalmente o conceito muitos para um, que significa n linhas de entrada e uma única linha de saída. Existem diferentes tipos de técnicas de multiplexação como; FDM, TDM, MDL , SDM e OFDM. Este artigo fornece breves informações sobre um dos tipos de técnicas de multiplexação como; multiplexação por divisão de espaço ou SDM.

O que é Multiplexação por Divisão Espacial (SDM)?

Uma técnica de multiplexação dentro de uma rede sem fio sistema de comunicação é usado para aumentar a capacidade do sistema simplesmente explorando a separação física dos usuários, é conhecido como multiplexação por divisão espacial ou multiplexação por divisão espacial (SDM). Nesta técnica de multiplexação, vários antenas são utilizados em ambas as extremidades do transmissor e receptor para criar canais de comunicação paralelos. Esses canais de comunicação são independentes entre si, o que permite que vários usuários transmitam dados simultaneamente em uma faixa de frequência semelhante, exceto interferências.

A capacidade do sistema de comunicação sem fio pode ser melhorada simplesmente incluindo mais antenas para formar canais mais independentes. Esta técnica de multiplexação é comumente usada em sistemas de comunicação sem fio como; Wi-fi, sistemas de comunicação por satélite e redes celulares.

SDM em exemplo de cabo óptico submarino

A multiplexação por divisão espacial na aplicação de cabos ópticos submarinos é dividida em três sistemas de transmissão; banda C de fibra de núcleo único, banda C + L de fibra de núcleo único e transmissão de banda C de fibra multi-core. O diagrama do caminho óptico dos três sistemas de transmissão é mostrado abaixo.

Uma banda C de fibra de núcleo único em um sistema de transmissão de cabo óptico submarino é equipada apenas com equipamento EDFA para melhorar o sinal. EDFA (Amplificador de fibra dopada com érbio) é um tipo de OFA que é um amplificador óptico através de íons de érbio incluídos no núcleo da fibra óptica. EDFA possui alguns recursos como; baixo ruído, alto ganho e independente de polarização. Ele amplifica sinais ópticos dentro da banda de 1,55 μm (ou) 1,58 μm.

SDM em cabo óptico submarino

O sistema de transmissão de banda C + L de núcleo único requer dois EDFAs para melhorar os sinais de duas bandas correspondentemente. O sistema de transmissão de banda C de fibra multinúcleo é muito complicado e requer espalhar cada núcleo de fibra e inseri-lo no amplificador de sinal e, depois disso, ventilar o sinal do amplificador no cabo de fibra multinúcleo.

Sempre que a relação sinal-ruído do sistema de transmissão de 3 canais for de cerca de 9,5dB, o sistema de transmissão de banda C + L de fibra de núcleo único precisará de 37 pares de fibra óptica para atingir a capacidade máxima de transmissão do cabo óptico.

O sistema de transmissão de banda C de fibra multicore precisa de 19 a 20 pares de fibras para atingir a maior capacidade de transmissão. O sistema de transmissão de banda C + L de fibra de núcleo único requer apenas treze pares de cabos de fibra para espalhar a maior capacidade; no entanto, sua capacidade mais alta é de 70% apenas da transmissão de fibra de banda C de núcleo único.

Na tecnologia SDM, a distância de cada cabo óptico submarino é definida em 60 km para calcular as tensões exigidas pelos três sistemas de transmissão. A banda C e a banda C + L de núcleo único precisam de tensões mais baixas até 15 kV de tensão máxima. Em comparação com sistemas de transmissão FOC multilinhas, suas tensões são menores porque os sistemas de transmissão de fibra multinúcleo precisam de amplificadores extras para completar a transmissão.

Em três sistemas de transmissão de multiplexação por divisão espacial, a capacidade de transmissão da banda C + L de fibra de núcleo único e da banda C multi-core é menor em comparação com a transmissão de banda C de fibra de núcleo único. Os sistemas de banda C e onda C + L de fibra de núcleo único podem utilizar tensões e utilização de energia mais baixas em comparação com sistemas multi-core se uma capacidade semelhante for alcançada através de multi-core.

Funcionamento da multiplexação por divisão espacial

A Multiplexação por Divisão Espacial (SDM) funciona explorando a dimensão espacial para transmitir vários fluxos de dados independentes simultaneamente. Aqui está uma explicação simplificada de como funciona:

Separação Espacial : o SDM depende da separação física dos caminhos de transmissão para diferentes fluxos de dados. Esta separação pode ser conseguida utilizando várias técnicas dependendo do meio de transmissão, tais como a utilização de diferentes fibras ópticas, elementos de antena ou caminhos acústicos.
Vários canais : Cada caminho separado espacialmente representa um canal de comunicação distinto. Esses canais podem ser utilizados para transmitir fluxos de dados independentes simultaneamente, sem interferir uns nos outros.
Codificação e modulação de dados : Antes da transmissão, os dados destinados a cada canal passam por técnicas de codificação e modulação para convertê-los em um formato adequado para transmissão no meio escolhido. Isto normalmente envolve a conversão de dados digitais em sinais analógicos modulados em frequências específicas ou outras propriedades adequadas para o meio de transmissão.
Transmissão Simultânea : Depois que os dados são codificados e modulados, eles são transmitidos simultaneamente pelos canais separados espacialmente. Esta transmissão simultânea permite maior rendimento de dados e utilização eficiente dos recursos de comunicação disponíveis.
Decodificação do receptor : Na extremidade receptora, os sinais de todos os canais espaciais são recebidos e processados separadamente. Cada canal é demodulado e decodificado para recuperar os fluxos de dados originais. Como os canais estão separados espacialmente, há interferência mínima entre eles, permitindo uma recuperação confiável de dados.
Integração de fluxos de dados : Finalmente, os fluxos de dados recuperados de todos os canais são integrados para reconstruir os dados originais transmitidos. Este processo de integração depende da aplicação específica e pode envolver tarefas como correção de erros, sincronização e agregação de dados.

No geral, a multiplexação por divisão espacial permite a transmissão simultânea de múltiplos fluxos de dados independentes, aproveitando a separação espacial, aumentando assim a capacidade e a eficiência da comunicação. É comumente usado em vários sistemas de comunicação, incluindo redes de fibra óptica, comunicação sem fio, comunicação por satélite e comunicação acústica subaquática.

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Exemplos de multiplexação por divisão espacial

O primeiro exemplo de SDM é a comunicação celular porque nesta comunicação o conjunto igual de frequências portadoras é usado novamente dentro de células que não estão próximas umas das outras.

Comunicação de fibra óptica : Em sistemas de comunicação de fibra óptica, vários canais podem ser transmitidos simultaneamente através da mesma fibra usando diferentes caminhos espaciais. Cada caminho espacial pode representar um comprimento de onda diferente (Multiplexação por Divisão de Comprimento de Onda – WDM) ou um estado de polarização diferente (Multiplexação por Divisão de Polarização – PDM). Isto permite aumentar a capacidade de transmissão de dados sem a necessidade de instalar cabos de fibra física adicionais.
Vários sistemas de antena : Na comunicação sem fio, os sistemas de múltiplas entradas e saídas (MIMO) utilizam múltiplas antenas no transmissor e no receptor para melhorar a eficiência espectral. Cada par de antenas forma um canal espacial e os dados são transmitidos simultaneamente por esses canais, aumentando efetivamente a capacidade do link sem fio.
Comunicação via satélite : Os sistemas de comunicação via satélite geralmente empregam técnicas SDM para transmitir vários sinais simultaneamente usando diferentes bandas de frequência ou caminhos espaciais. Isto permite uma utilização mais eficiente dos recursos de satélite e maior rendimento de dados para aplicações como radiodifusão, serviços de Internet e sensoriamento remoto.
Comunicação Acústica Subaquática : Em ambientes subaquáticos, as ondas acústicas são utilizadas para comunicação devido à sua capacidade de percorrer longas distâncias. O SDM pode ser empregado usando múltiplos hidrofones e transmissores para criar canais espacialmente separados, permitindo a transmissão simultânea de múltiplos fluxos de dados e aumentando a capacidade geral de comunicação.
Interconexões de Circuitos Integrados : Em dispositivos eletrônicos, como processadores de computador ou equipamentos de rede, técnicas de multiplexação por divisão espacial podem ser aplicadas para interconectar vários componentes ou núcleos em um chip. Ao rotear sinais através de diferentes caminhos físicos, os dados podem ser transmitidos simultaneamente entre várias unidades de processamento, melhorando o desempenho geral e o rendimento do sistema.

Vantagens desvantagens

O vantagens da multiplexação por divisão de espaço inclui o seguinte.

Uma técnica SDM melhora a densidade espacial da fibra óptica na seção transversal unitária.
Aumenta o número de canais de transmissão espacial dentro de um revestimento comum.
O SDM é uma combinação de FDM ou multiplexação por divisão de frequência e TDM ou multiplexação por divisão de tempo .
Ele transmite mensagens com a utilização de uma frequência específica, de modo que um determinado canal pode ser utilizado em uma determinada banda de frequência por algum tempo.
Esta técnica de multiplexação simplesmente permite que uma fibra óptica transmita vários sinais que são enviados em vários comprimentos de onda, excluindo interferências entre si.
SDM desenvolve eficiência energética e permite custos significativamente mais baixos para cada bit.
A técnica SDM melhora a eficiência espectral de cada fibra simplesmente multiplexando os sinais nos modos LP ortogonais em FMF (fibras de poucos modos) e fibras multinúcleo.
O desenvolvimento é bastante simples e não são necessários novos componentes ópticos fundamentais.
Melhor uso de largura de banda.
A frequência fixa pode ser usada novamente no SDM.
O SDM pode ser implementado em cabos ópticos puros.
Seu rendimento é extremamente alto por causa dos cabos ópticos.
Melhor uso de frequência devido a diversas técnicas de multiplexação e fibra óptica.

O desvantagens da multiplexação por divisão de espaço inclui o seguinte.

O custo do SDM ainda está aumentando significativamente devido à melhoria do número de canais de transmissão.
A multiplexação usa algoritmos e protocolos complexos para mesclar e dividir os vários sinais transmitidos. Portanto, isso melhora a dificuldade da rede e torna mais difícil a manutenção e a solução de problemas.
A multiplexação causa interferência entre os sinais transmitidos, o que pode corromper o valor dos dados transmitidos.
Esta técnica de multiplexação necessita de uma certa quantidade de largura de banda para o procedimento de multiplexação, o que pode diminuir a quantidade de largura de banda disponível para transmissão real de dados.
Implementar e manter essa multiplexação é caro devido à complexidade e ao equipamento especializado necessário.
Esta multiplexação torna mais difícil salvar os dados transmitidos porque vários sinais estão sendo enviados através de um canal semelhante.
No SDM, uma inferência pode ocorrer.
SDM enfrenta altas perdas de inferência.
No SDM, o mesmo conjunto de frequências ou o mesmo conjunto de sinais TDM são usados em dois locais diferentes.

Aplicações de multiplexação por divisão espacial

O aplicações de multiplexação por divisão de espaço inclui o seguinte.

A multiplexação por divisão espacial é usada em redes terrestres através de dois métodos diferentes; Componentes compatíveis com SDM dispostos em infraestruturas de transmissão e comutação (ou) implementação SDM apenas dentro da arquitetura de comutação.
Técnica de multiplexação por divisão de espaço na comunicação sem fio MIMO e fibra ótica a comunicação é usada para transmitir canais independentes que estão separados no espaço.
SDM é usado em redes celulares na forma de tecnologia Multiple Input Multiple Output, que usa várias antenas em ambas as extremidades do transmissor e receptor para aumentar o valor e também a capacidade do link de comunicação.
SDM refere-se a um método para entender a multiplexação de fibra óptica com divisão de espaço.
A técnica SDM é usada para transmissão óptica de dados sempre que vários canais espaciais são usados, como em fibras multi-core.
A técnica de multiplexação por divisão espacial para transmissão de fibra óptica ajuda a superar o limite de capacidade do WDM.
SDM é usado na tecnologia GSM.

Assim, isso é uma visão geral da multiplexação por divisão de espaço , funcionamento, exemplos, vantagens, desvantagens e aplicações. A tecnologia SDM está em conformidade com a tendência de crescimento da comunicação OFC ou fibra óptica. Esta técnica de multiplexação é uma grande inovação e forma desenvolvida de tecnologia OFC. Aqui está uma pergunta para você: o que é multiplexação por divisão de tempo ou TDM?