Что такое мультиплексор (MUX) и каковы его преимущества?

Aug 22, 2023

Оглавление

Маргарет Роуз — отмеченный наградами технический писатель и преподаватель, известный своей способностью объяснять сложные технические предметы просто нетехнической деловой аудитории. Над…

Маргарет Роуз — отмеченный наградами технический писатель и преподаватель, известный своей способностью объяснять сложные технические предметы просто нетехнической деловой аудитории. Над…

Мультиплексор (MUX) — это сетевое устройство, которое позволяет одному или нескольким аналоговым или цифровым входным сигналам передаваться вместе по одному и тому же каналу связи. Целью мультиплексирования является объединение и передача сигналов по одной общей среде для оптимизации эффективности и снижения общей стоимости связи.

По сути, мультиплексор функционирует как переключатель с несколькими входами и одним выходом, который позволяет направлять несколько аналоговых и цифровых входных сигналов через одну выходную линию. На приемной стороне другое устройство, называемое демультиплексором, восстанавливает исходные отдельные сигналы.

Методы мультиплексирования стали полезными инструментами оптимизации сети в эпоху Интернета вещей, периферийных вычислений и 5G. Однако важно отметить, что само по себе мультиплексирование довольно старо с точки зрения постиндустриальных технологий. В своих самых ранних формах мультиплексирование можно проследить до 1800-х годов, когда оно впервые было использовано для оптимизации устаревших каналов связи, таких как телеграф и радио.

Сегодня без мультиплексирования следующие коммуникационные приложения были бы непомерно дорогими: телекоммуникации, спутники, телеметрия и вещание.

Типы технологий и процессов мультиплексирования включают, помимо прочего:

Сегодня мультиплексирование с частотным разделением, мультиплексирование с временным разделением и мультиплексирование с разделением по длине волны являются типами мультиплексирования, наиболее тесно связанными с телекоммуникациями.

Для аналоговых сигналов в телекоммуникациях и обработке сигналов мультиплексор с временным разделением может выбирать несколько выборок отдельных аналоговых сигналов и объединять их в один широкополосный аналоговый сигнал с амплитудной модуляцией импульсов (PAM). Когда имеется два входных сигнала и один выходной сигнал, мультиплексор называется мультиплексором 2-к-1; с четырьмя входными сигналами это мультиплексор 4 к 1 — и так далее.

Для цифровых сигналов в телекоммуникациях в компьютерной сети или с цифровым видео несколько потоков данных входных сигналов с переменной скоростью передачи данных (с использованием пакетной связи) могут быть объединены или мультиплексированы в один сигнал с постоянной полосой пропускания. С помощью альтернативного метода, использующего TDM, ограниченное количество потоков данных с постоянной скоростью передачи входных сигналов может быть мультиплексировано в один поток данных с более высокой скоростью передачи данных.

Мультиплексору требуется демультиплексор для завершения процесса разделения мультиплексных сигналов, переносимых одной общей средой или устройством. Часто мультиплексор и демультиплексор объединяются в одно устройство (также часто называемое просто мультиплексором), чтобы позволить устройству обрабатывать как входящие, так и исходящие сигналы.

Альтернативно, единственный выход мультиплексора может быть подключен к единственному входу демультиплексора по одному каналу. Любой метод часто используется в качестве меры экономии. Поскольку большинство систем связи осуществляют передачу в обоих направлениях, на обоих концах линии передачи потребуется одно комбинированное устройство или два отдельных устройства (как в последнем примере).

Одним из наиболее интересных новых применений мультиплексирования являются новые парадигмы связи, такие как 5G, в которых различные аппаратные средства и возможности настройки обеспечивают разные типы передачи сигналов. Например, мультиплексирование сигналов для 5G включает в себя конструкции частичного и полного подключения, в которых используются подмассивы, подключенные к радиочастотным цепям, для оптимизации этого типа передачи нескольких сигналов.

Эксперты описывают использование технологий малых сот, предлагающих широкополосную связь и скорость в несколько гигабайт для поддержки деятельности с интенсивным использованием данных, такой как HDTV и беспроводные игры. Они отмечают, что архитектура цифрового формирования луча может быть полезна в передатчиках нисходящей линии связи и других аспектах мобильных приложений.