Transcript ch11

Computer Networks and Internets, 5e
By Douglas E. Comer
Lecture PowerPoints
By Lami Kaya, [email protected]
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
1
Chapter 11
Multiplexing
And
Demultiplexing
(Channelization)
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
2
Topics Covered
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
11.1 Introduction
11.2 The Concept Of Multiplexing
11.3 The Basic Types Of Multiplexing
11.4 Frequency Division Multiplexing (FDM)
11.5 Using A Range Of Frequencies Per Channel
11.6 Hierarchical FDM
11.7 Wavelength Division Multiplexing (WDM)
11.8 Time Division Multiplexing (TDM)
11.9 Synchronous TDM
11.10 Framing Used In The Telephone System Version Of TDM
11.11 Hierarchical TDM
11.12 The Problem With Synchronous TDM: Unfilled Slots
11.13 Statistical TDM
11.14 Inverse Multiplexing
11.15 Code Division Multiplexing
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
3
11.1 Introduction
• This chapter
– continues the discussion of data communications by introducing
multiplexing
– describes the motivation
– defines basic types of multiplexing that are used throughout
computer networks and the Internet
– explains how modulated carriers provide the basis for many
multiplexing mechanisms
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
4
11.2 The Concept Of Multiplexing
•
Multiplexing to refer to the combination of information
streams from multiple sources for transmission over a
shared medium
– Multiplexor is a mechanism that implements the concept
•
Demultiplexing to refer to the separation of a combination
back into separate information streams
– Demultiplexor to refer to a mechanism that implements the concept
• Figure 11.1 illustrates the concept
– each sender communicates with a single receiver
– all pairs share a single transmission medium
– multiplexor combines information from the senders for transmission
in such a way that the demultiplexor can separate the information for
receivers
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
5
11.2 Multiplexing Konsepti
• Multiplexing bir sürü kaynaktan gelen bilgi streamlerinin
birleştirilerek paylaşılan ortam üzerinden gönderilmesine
denir.
– Multiplexor bo konsepti uygulayan mekanizmaya verilen addır
• Demultiplexing’de bilgi sistemlerinden alınan streamlerin
ayrıştırılmasına denir
• Demultiplexor bu konsepti uygulayan mekanizmaya denir
• Şekil 11.1 bu konsepti şekillendirir
– Bütün göndericiler sadece bir alıcı ile iletişimde bulunurlar
– Bütün çiftler tek bir iletim ortamını paylaşırlar
– Multiplexor göndericelerin illettiklerinin birleştirirler ve demultiplexor
alıcı tarafında bilgiyi ayrıştırırlar
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
6
11.2 Multiplexing Konsepti
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
7
11.3 The Basic Types Of Multiplexing
• There are four basic approaches to multiplexing that each
have a set of variations and implementations
–
–
–
–
Frequency Division Multiplexing (FDM)
Wavelength Division Multiplexing (WDM)
Time Division Multiplexing (TDM)
Code Division Multiplexing (CDM)
• TDM and FDM are widely used
• WDM is a form of FDM used for optical fiber
• CDM is a mathematical approach used in cell phone
mechanisms
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
8
11.3 Multiplexing’in Basit Tipleri
• Dört basit ve temel yaklaşım vardır bu kümelerin herbirinin
multiplexing’i gerçekleştirilmelerinde farklılıklar vardır
–
–
–
–
Frequency Division Multiplexing (FDM)
Wavelength Division Multiplexing (WDM)
Time Division Multiplexing (TDM)
Code Division Multiplexing (CDM)
• TDM ve FDM en fazla kullanılanlarıdır
• WDM, FDM’nin bir form’udur ve optik fiberlerde kullanılır
• CDM hücre telefon mekanizmalarında kullanılan
matematiksel bir yaklaşımdır
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
9
11.4 Frequency Division Multiplexing
• A set of radio stations can transmit electromagnetic signals
simultaneously
– without interference provided they each use a separate channel
(i.e., carrier frequency)
• It is possible to send simultaneously multiple carrier waves
over a single copper wire
• A demultiplexor applies a set of filters that each extract a
small range of frequencies near one of the carrier
frequencies
• Figure 11.2 illustrates the organization
– A key idea is that the filters used in FDM only examine frequencies
– If a sender/receiver pair are assigned a particular carrier frequency
• FDM mechanism will separate the frequency from others
without otherwise modifying the signal
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
10
11.4 Frekans Bölme Multiplexing
• Radyo istasyonları kümesi elektromanyetik sinyalleri eş
zamanlı olarak iletirler
– Her ayrı kanalın birbiriyle karışım sağlamayacak şekilde yapılır
(mesela., carrier frequency)
• Çoklu carrier dalgalarını tek bir bakır kablo üzerinden eş
zamanlı göndermek mümkündür
• Demultiplexor carrier frekanslarına yakın frekans aralığında
açacak küçük bazı filtreler uygular
• Şekil 11.2 bu organizasyonu gösterir
– FDM’de kullanılan filtrelerdeki asıl fikir frekansları incelemektir
– Eğer gönderici/alıcı çifti özel carrier frekansa thsis edilmişse
• FDM mekanizması frekansı diğerlerinden ayrıştırır, ve
ayrıştırırken diğer sinyalleri değiştirmez
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
11
11.4 Frekans Bölme Multiplexing
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
12
11.4 Frequency Division Multiplexing
• Advantage of FDM arises from the simultaneous use of a
transmission medium by multiple pairs of entities
• We imagine FDM as providing each pair with a private
transmission path
– as if the pair had a separate physical transmission medium
– Figure 11.3 illustrates the concept
• Practical FDM systems there are some limitations
– If the frequencies of two channels are too close, interference can occur
– Furthermore, demultiplexing hardware that receives a combined signal
must be able to divide the signal into separate carriers
– FCC in USA regulates stations to insure adequate spacing occurs
between the carriers
– Designers choosing a set of carrier frequencies with a gap between
them known as a guard band
• Figures 11.4 & 11.5 show an example
– that allocates 200 KHz to each of 6 channels with a guard band of 20
KHz between each
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
13
11.4 Frekans Bölme Multiplexing
• FDM’nin avantajı iletim ortamının bir sürü varlık çifti
tarafından eş zamanlı olarak kullanıldığı zaman artar
• FDM’nin her çift için özel iletim yolu için sağladığını hayal
edin
– Eğer her çift ayrı fiziksel iletim ortamı sahipse
– Şekil 11.3 bu konsepti şekillendirir
• Pratik FDM sistemlerinde bazı kısıltlamalar vardır
– Eğer iki kanalın frekansları birbirine çok yakın ise, karışım
gerçekleşbilir
– Bunun yanında, birleştirilen sinyalleri alandemultiplexing donanımı
sinyalleri carrierlara bölebilmelidir
– USA’daki FCC bu istasyonları düzenler ve carrierlar arasında yeterli
derecede boşluk olduğuna emin olur
– Tasarlayıcı carrier frekansları kümesini seçer ve bunlar arasında bilinen
koruma band’ı bulunur
• Şekil 11.4 & 11.5 bunun örneğini gösterir
– 200 KHZ lik herbirin 6 kanaldan oluşan ve 20 KHzlik koruma bant’ı
bulunduran tahsis
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
14
11.4 Frequency Division Multiplexing
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
15
11.4 Frequency Division Multiplexing
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
16
11.5 Using A Range Of Frequencies Per
Channel
• Why does the example allocate blocks of frequencies?
• Consider following characteristics of FDM:
– Long-lived: FDM the idea of dividing the electromagnetic spectrum
into channels arose in early experiments in radio
– Widely used: FDM is used in broadcast radio and television, cable
television, and the AMPS cellular telephone
– Analog: FDM multiplexing and demultiplexing hardware accepts and
delivers analog signals
• Even if a carrier has been modulated to contain digital information, FDM
hardware treats the carrier as an analog wave
– Versatile: Because it filters on ranges of frequency without examining
other aspects of signals, FDM is versatile
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
17
11.5 Kanal başına kullanılan Frekans
Aralığının kullanımı
• Örnek neden frekans bloklarını tahsis etmiştir?
• Aşağıdaki FDM’nin karakteristitlerini dikkate alın:
– Uzun Ömürlü: FDM fikri elektromanyetik spectrum’u kanallara
bölüyor (Önceki radyo içerisindeki deneylerde olduğu gibi)
– Genişçe Kullanılan: FDM radyo ve televizyonda, kablou televizyonda
ve AMPS hüçerili telefonların yayınlarında kullanılıyor
– Analog: FDM multiplexing ve demultiplexing donanımı analog
sinyallerinin alımı ve iletimini kabul eder
• Eğer carrier dijital veri içeren modüle edilmişse, FDM donanımı analog
dalgasındaki carrier gibi davranır
– Versatile: Because it filters on ranges of frequency without examining
other aspects of signals, FDM is versatile
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
18
11.5 Using A Range Of Frequencies Per
Channel
• The analog characteristic has the disadvantage of making
FDM susceptible to noise and distortion
• Most FDM systems assign each sender and receiver pair a
range of frequencies
• FDM has the ability to choose how the frequencies can be
used
• There are two primary ways that systems use a range of
frequencies
– Increase the data rate
– Increase immunity to interference
• To increase the overall data rate
– a sender divides the frequency range of the channel into K carriers
– and sends 1/K of the data over each carrier
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
19
11.5 Kanal başına kullanılan Frekans
Aralığının kullanımı
• Analog karakteristiği FDM’yi gürültü ve bozulmayla
dezavantajlı bir şekle getiriyor
• FDM sistemlerinden çoğu her gönderici ve alıcı çiftine
frekans aralığı tahsis eder
• FDM frekansların nasıl kullanılabileceğinin seçebilme
özelliğine sahiptir
• Sistemlerin frekans aralıklarını kullanmaları için iki temel yol
var.
– Veri oranın artırılması
– Karışıma karşı Bağışıklığın artırılması
• Toplam veri oranının artırılması
– Gönderici kanalın frekans aralığını K carrier’ a böler
– Ve 1/K her carrier üzerinden veri gönderilir
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
20
11.5 Using A Range Of Frequencies Per
Channel
• A sender can perform FDM within an allocated channel
– Sometimes, the term subchannel allocation to refer to the subdivision
• To increase immunity to interference
– a sender uses a technique known as spread spectrum
• Various forms are suggested, but basic idea is
– divide the range of the channel into K carriers
– transmit the same data over multiple channels
– allow a receiver to use a copy of the data that arrives with fewest
errors
• The scheme works well in cases where noise is likely to
interfere with some frequencies at a given time
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
21
11.5 Kanal başına kullanılan Frekans
Aralığının kullanımı
• Gönderici almış olduğu kanallar içerisinde FDM’yi
uygulayabilir
– Bazen, subchannel atama terimi altbölümlere ayırma manasına gelir
• Karışıma karşı bağışıklığı arttırmak
– Gönderici kullandığı teknik yayılma spectrum’u olarak bilinir
• Değişik formlar önerilerbilir, fakat asıl fikir
– K carrier içerisindeki Kanal aralığına bölünür
– Aynı veriyi çoklu kanallar üzerinden gönderir
– Göndericinin az hata ile alınan veriyi kullanmasına izin verir
• The scheme works well in cases where noise is likely to
interfere with some frequencies at a given time
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
22
11.6 Hierarchical FDM
• Flexibility in FDM arises from the ability of hardware to shift
frequencies
• If a set of incoming signals all use the frequency range
between 0 and 4 KHz
– multiplexing hardware can leave the first stage as is
– map the second onto the range 4 KHz to 8 KHz
– map the third onto the range 8 KHz to 12 KHz, and so on
• Hierarchy in FDM multiplexors is that each map their inputs
to a larger, continuous band of frequencies
• Figure 11.6 illustrates the concept of hierarchical FDM
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
23
11.6 Hiyerarşik FDM
• FDM’nin esnekliği donanımın frekans kaydırma yapabilmesi
ile artıyor
• Eğer gelen sinyaller kümesindekiler bütün 0 ile 4 KHz
frekans aralığını kullanabiliyorsa
– Multiplexing donanımı ilk adımı bırakabilir
– İkincisini 4 KHz ten 8 KHz’e eşleştirebilir
– Üçüncüsünü 8 KHz ‘tan 12 KHz’e eşleştirebilir, ve bu böyle devam
eder
• Hierarchy in FDM multiplexors is that each map their inputs
to a larger, continuous band of frequencies
• ŞEkil 11.6 FDM deki bu hiyerarşiyi göstermektedir
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
24
11.6 Hiyerarşik FDM
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
25
11.7 Wavelength Division Multiplexing (WDM)
• WDM refers to the application of FDM to optical fiber
– Some sources use the term Dense WDM (DWDM) to emphasize
that many wavelengths of light can be employed
• The inputs and outputs of such multiplexing are
wavelengths of light
– denoted by the Greek letter λ, and informally called colors
• When white light passes through a prism
– colors of the spectrum are spread out
• If a set of colored light beams are each directed into a prism
at the correct angle
– the prism will combine the beams to form a single beam of white light
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
26
11.7 Wavelength Division Multiplexing (WDM)
• WDM FDM’nin optik fiberlerin üzerine uygulanmış haline
denir
– Bazı kaynaklar Dense WDM terimini kullanır buda ışığın birçok dalga
uzunluğunu sağlayabileceğini vurgular
• Bu multiplexing’in girdi ve çıktıları ışığın dalga uzunluğudur
– Yunan alfabesindeki λ ile temsil edilir, ve gayri resmi olarak renkler
olarak adlandırılır
• Işık prizmadan geçtiği zaman
– Specrumdaki Renkler ayrıştırılır
• Eğer renklendirilmiş ışık fotonları prizmanın içerisine doğru
açı ile iletilirse
– Prizma fotonları birleştirir ve tek bir beyaz ışık şekline birşeltirir
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
27
11.7 Wavelength Division Multiplexing
Prizmalar optik multiplexing ve demultiplexing’in bir şeklidir
– Multiplexor değişik dalga boylarından fotonları alır ve prizmayı
kullanarak tek bir foton şekline çevirir
– Demultiplexor da prizmayı kullanarak dalga boylalarını ayrıştırır
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
28
11.8 Time Division Multiplexing (TDM)
• TDM FDMden daha az kitleye hitap eder ve elektromanyetik
enerjinin özel durumlarına bağlı kalmaz
– Zaman’a göre multiplexing yapmak , maddeyi bir kaynaktan başka
bir kaynağa göndermek manasına gelir, ve böyle devam eder
• Şekil 11.8 (Aşağıdaki) bu konsepti temsil eder
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
29
11.9 Synchronous TDM
• TDM is a broad concept that appears in many forms
– It is widely used throughout the Internet
• Figure 11.8 is a conceptual view, and the details may vary
• Figure shows items being sent in a round-robin fashion
– Most TDMs work this way, but some other do not
• Figure shows a slight gap between items
– Recall from Chapter 9 that no gap occurs between bits if a
communication system uses synchronous transmission
– When TDM is applied to synchronous networks, no gap occurs
between items, the result is known as Synchronous TDM
• Figure 11.9 illustrates how synchronous TDM works for a
system of four senders
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
30
11.9 Senkron TDM
• TDM nin geniş konsepti birçok değişik halde görünüyor
– Internet’te genişçe kullanılıyor
• Şekil 11.8 kavramsal bakış açısı gösteriliyor,ve detayları
değişebiliyor
• Şekil parçaların round-robin mantığı ile gönderilmesini
gösteriyor
– Çoğu TDM’ler bu mantıkla çalışıyor, fakat bazıları değil
• Şekil parçalar arasında ufaz bir boşluk olduğunu gösteriyor
– Chapter 9 hatırlayın, eğer sistem senkron iletişimi kullanıyorsa bitler
arasında boşluk yoktu
– Eğer TDM senkron ağlara uygulanıyorsa, parçalar arasında boşluk
bırakılmaz, sonuç senkron TDM olarak bilininir
• Şekil 11.9 senkron TDM’nin nasıl çalıştığını gösterir
(sistemde 4 gönderici varsa)
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
31
11.9 Senkron TDM
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
32
11.10 Framing Used In The Telephone
System Version Of TDM
• Telephone systems use synchronous TDM to multiplex
digital streams from multiple phone calls
– they use the acronym TDM to refer to the specific form of TDM used
to multiplex digital telephone calls
• The phone system TDM include an interesting technique
– to insure that a demultiplexor stays synchronized with the multiplexor
• Why synchronization is needed?
– observe that a synchronous TDM sends one slot after another
without any indication of the output to which a given slot occurs
• A demultiplexor cannot tell where a slot begins
– a slight difference in the clocks used to time bits can cause a
demultiplexor to misinterpret the bit stream
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
33
11.10 TDM’nin Telefon sistemlerinde
Kullanılan Versiyonu
• Yanlış yorumlamayı önlemek için, TDM’nin telefon
sistemlerinde kullanılan versiyonu extra frame kanal girdileri
içerir
• Bütün slotların hepsini almak yerine, framing her seferki
stream2in içine tek bir bit yerleştirilir
• Demultiplexor framing kanal’ından veriyi çıkartır ve değişen
0 ve 1 bitlerini kontrol eder
• Eğer demiltiplexor hataya sebebiyet verir ve bit kaybına yol
açarsa
– Framing hata kontrolünü kontrol eder ve iletimin baştan başlamasına
müsade eder
• Şekil 11.10 framing bitlerinin kullanımını şekillendirir
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
34
11.10 TDM’nin Telefon sistemlerinde
Kullanılan Versiyonu
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
35
11.11 Hierarchical TDM
• Like FDM, TDM can be arranged in a hierarchy
• The difference is that each successive stage of a TDM
hierarchy uses N times the bit rate
– In FDM, each successive stage uses N times the frequencies
• Additional framing bits are added to the data
– means that the bit rate of each successive layer of hierarchy is
slightly greater than the aggregate voice traffic
• Compare the example TDM hierarchy
– in Figure 11.11 with the FDM example in Figure 11.6
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
36
11.11 Hiyerarşik TDM
• FDM’deki gibi, TDM hiyerarşik düzenlenebilir
• The difference is that each successive stage of a TDM
hierarchy uses N times the bit rate
– FDM’de, her başarılı adım N kadar frekansları kullanır
• Framing2 e ek olarak bitler veriye eklenir
– Buda şu manaya gelir, her başarılı hiyerarşik katmandaki bit oranı
toplam ses trafiğinden biraz daha büyüktür
• TDM hiyerarşisindeki örnek ile kaşılaştırılması
– Şekil 11.11 FDM ile birlikte Şekil 11.6 daki örnek
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
37
11.11 Hiyerarşik TDM
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
38
11.12 The Problem With Synchronous
TDM: Unfilled Slots
• Synchronous TDM works well if each source produces data
at a uniform, fixed rate equal to 1/N of the capacity of the
shared medium
• Many sources generate data in bursts, with idle time
between bursts
• To understand why, consider the example in Figure 11.12
– sources on the left produce data items at random
– the synchronous multiplexor leaves a slot unfilled
• if the corresponding source has not produced an item by the time the slot
must be sent
• In practice, a slot cannot be empty because the underlying
system must continue to transmit data
– the slot is assigned a value (such as zero)
– and an extra bit is set to indicate that the value is invalid
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
39
11.12 Senkron TMDlerde ki problem:
doldurulmamış slotlar
• Senkron TDM iyi çalışır eğer kaynak düzenli olarak veri
üretirse, paylaşılan ortamın kapasitesi sabittir, oran 1/N e
eşittir
• Birçok kaynak burst içerisinde veri üretir, boş zamanda
burstler arasında
• Nedenini anlamak için, Şekil 11.12’yi ele alalım
– Soldaki kaynak rastgele şekilde veri parçaları üzetir
– Senkron multiplexor slotları doldurmadan bırakır
• Eğer ilgili kaynak ilgili zamanda parçaya sahip değilse, slot gönderilmek
zorundadır
• Pratikte, slot boş olamaz çünkü alttaki sistem veri iletmeye
devam eder
– Slot’ abir değer atanır (mesela sıfır)
– Ve extra bit değeri verillir ve buda değerin geçersiz olduğunu bildirir
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
40
11.12 Senkron TMDlerde ki problem:
doldurulmamış slotlar
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
41
11.13 Statistical TDM
• How can a multiplexing system make better use of a shared
medium?
• One technique to increase the overall data rate is known as
statistical TDM or statistical multiplexing
– Some literature uses the term asynchronous TDM
• The technique is straightforward:
– select items for transmission in a round-robin fashion
– but instead of leaving a slot unfilled, skip any source that does not
have data ready
• By eliminating unused slots
– statistical TDM takes less time to send the same amount of data
• Figure 11.13 illustrates how a statistical TDM system sends
the data from Figure 11.12 in only 8 slots instead of 12
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
42
11.13 İstatistiksel TDM
• Multiplexing sistemini paylaşılan ortamda kullanımını nasıl
iyileştirebiliriz?
• Bu tekniklerden bir tanesi, toplam veri oranını istatiksek TDM yada
istatiksel multiplexing olarak bilinen tekniklerle artırarak
– Literatürde bazen asenkron TDM olarak kullanır
• Teknik açıktır:
– Gönderilecek Parçaları round-robin mantığı ile seç
– Fakat slot’u boş bırakmanın yerine, verisi hazır olmayan kaynağı es geç
• Kullanılmayan slotları ortadan kaldırmak için
– İstatiksel TDM aynı büyüklükte veriyi göndermek için daha az zaman alır
• Şekil 11.13 statisteksel TDM’nin nasıl veri gönderdiğini gösterir, Şekil
11.12 de sadece 8 slot gönderilmiştir 12’nin yerine
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
43
11.13 İstatistiksel TDM
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
44
11.13 Statistical TDM
• statistical multiplexing incurs extra overhead
• Consider demultiplexing:
– In a synchronous TDM system a demultiplexor knows that every N
slot corresponds to a given receiver
– In a statistical multiplexing system, the data in a given slot can
correspond to any receiver.
• each slot must contain the identification of the receiver to
which the data is being sent
• Later chapters discuss identification mechanisms
– that are used with statistical multiplexing in packet switching
networks and the Internet
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
45
11.13 İstatistiksel TDM
• İstatistiksel multiplexing daha fazla overhead(ek yük)’e
neden olur
• Demultiplexing’i düşünün:
– Senkron TDM sisteminde demultiplexor her N slot’un verilen alıca ait
olduğunu biliyor
– İstatistiksel multiplexing sisteminde, verilen slot içerindeki veri alıcıya
verilebilir
• Her slot alıcının bir açıklamasını/identification içermek
zorundadır, böylelikle verinin hangi alıcıya ait olduğu
anlaşılır
• Daha sonraki bölümlerde identification kemanizmasını
tartışacağız
– Paket switching ağları ve internette kullanılan istatiksel multiplexing
kullanılan
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
46
11.14 Inverse Multiplexing
• Assume a case where a connection between two points
consists of multiple transmission media
– but no single medium has a bit rate that is sufficient
• At the core of the Internet, for example, service providers
need higher bit rates than are available
• To solve the problem, multiplexing is used in reverse:
– spread a high-speed digital input over multiple lower-speed circuits
for transmission and combine the results at the receiving end
• Figure 11.14 illustrates the concept
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
47
11.14 Multiplexing Tersi
• İki nokta arasındaki bağlantı birçok iletim ortamı içerdiğini
farzedin
– Fakat tek bir ortam bit oranın yetersizdir
• Internitin temelinde, mesela, servis sağlayıcıları hali
hazırdaki bit oranlarından daha fazlasına ihtiyaç duyarlar
• Bu problemi çözmek için, multiplexing tersten kullanılır:
– Birçok yavaş-hızda devre üzerinden yüksek dijital girdi yayılımı
yapılır, ve iletim alıcı tarafındaki sonra sonuçlandırılır
• Şekil 11.14 bu konsepti şekillendirir
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
48
11.14 Multiplexing Tersi
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
49
11.14 Inverse Multiplexing
• An inverse multiplexor cannot be constructed by connecting
the pieces of a conventional multiplexor backward
– hardware must be designed so that the sender and receiver agree
on how data arriving from the input will be distributed over the lowerspeed connections
– to insure that all data is delivered in the same order as it arrived the
system must be engineered to handle cases
• where one or more of the lower-speed connections has longer latency than
others
• Despite its complexity, inverse multiplexing is widely used in
the Internet
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
50
11.14 Multiplexing Tersi
• multiplexor tersi convansiyonel multiplexor parçaları
birleştirilerek oluşturulamaz
– Donanım alıcı ve göndericinin verinin nasıl düşük hızda
gönderileceği konusunda anlaşmadan gönderilemez, donımın buna
göre dizayn edilmesi gerekir
– Bütün verinin aynı sırada gönderildiğini ve sistem tarafından
alındığından emin olunmalıdır
• Sadece bir yada birden çok düşük-hızlı bağlantılar diğer bağlantılara göre
daha fazla gecikye sahiptirler
• Karmaşıklığa rağmen, multiplexing tersi internette geniş bir
şekilde kullanılmaktadır
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
51
11.15 Code Division Multiplexing (CDM)
• CDM used in parts of the cellular telephone system and for
some satellite communication
– The specific version of CDM used in cell phones is known as Code
Division Multi-Access (CDMA)
• CDM does not rely on physical properties
– such as frequency or time
• CDM relies on an interesting mathematical idea:
– values from orthogonal vector spaces can be combined and
separated without interference
• Each sender is assigned a unique binary code Ci
– that is known as a chip sequence
– chip sequences are selected to be orthogonal vectors
– (i.e., the dot product of any two chip sequences is zero)
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
52
11.15 Code Division Multiplexing (CDM)
• Hücresel telefon sisteminin bir bölümünde CDM kullanılır ve
bazı uydu haberleşmelerinde
– Spesifik CDM versiyonunda kullanılan hücre telefonları Code
Division Multi-Access (CDMA) olarak bilinir
• CDM fiziksel özellikler belbağlamaz
– Mesela frekans yada zamanı
• CDM enteresan matematiksel fikre dayanır:
– Dikey vectörlerin değerleri karışıma maruz kalmadan birleştirilip
ayrıştırılabilirler
• Her göndericiye benzeri olmayan bir iki kod verilir Ci
– Buda chip sequence olarak bilinir
– chip sequence’leri ortogonal vectorleri oluşturacak şekilde seçilir
– (Mesela her iki chip sequencelerin dot product’ı sıfır’a eşittir)
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
53
11.15 Code Division Multiplexing
• At any point in time, each sender has a value to transmit, Vi
– The senders each multiply Ci x Vi and transmit the results
• The senders transmit at the same time
– and the values are added together
• To extract value Vi, a receiver multiplies the sum by Ci
• Consider an example
– to keep the example easy to understand, use a chip sequence that is
only two bits long and data values that are four bits long
– think of the chip sequence as a vector
• Figure 11.15 lists the values
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
54
11.15 Code Division Multiplexing
• At any point in time, each sender has a value to transmit, Vi
– The senders each multiply Ci x Vi and transmit the results
• The senders transmit at the same time
– and the values are added together
• To extract value Vi, a receiver multiplies the sum by Ci
• Consider an example
– to keep the example easy to understand, use a chip sequence that is
only two bits long and data values that are four bits long
– think of the chip sequence as a vector
• Figure 11.15 lists the values
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
55
11.15 Code Division Multiplexing
• Zaman içerisindeki bir noktada, her göndericinin
göndereceği değer vardır, Vi
– Göndericilerin hepsi Ci x Vi değerlerini çarpar ve sonuçları gönderir
• Göndericiler aynı zamanda gönderir
– Ve değerler birbirleriyle toplanır
• Vi, değeri çıkartılıyor, ve alıcı Ci toplamı ile çarpılır
• Şu örneği ele alalım
– Örneği anlaşılması için örneği basit tutacağız, sadece iki bit
uzunluğunun chip sequenclerini kullanır ve veri oranları 4 bitlik
uzunluğundaki değere sahiptir
– Chip sequencelerindeki sequenceleri düşünün
• Şeil 11.15 değerleri listeler
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
56
11.15 Code Division Multiplexing
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
57
11.15 Code Division Multiplexing
• The first step consists of converting the binary values into
vectors that use -1 to represent 0:
• If we think of the resulting values as a sequence of signal
strengths to be transmitted at the same time
– the resulting signal will be the sum of the two signals:
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
58
11.15 Code Division Multiplexing
• İlk adım binary değerlerini vectorlere çevirimini içerir buda -1
den 0 a temsilidir:
• sonuç değerlerini düşünün, buda aynı zamanda gönderilen
sinyal gücünün aynı olduğunu düşünürsek
– Sonuç sinyali iki sinyalin toplamına eşit olacaktır:
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
59
11.15 Code Division Multiplexing
• A receiver treats the sequence as a vector
– computes the product of the vector and the chip sequence
– Treats the result as a sequence, and converts the result to binary by
interpreting positive values as binary 1 and negative values as 0
• Thus, receiver number 1 computes:
• Interpreting the result as a sequence produces: (2 -2 2 -2)
– which becomes the binary value: (1 0 1 0)
– note that 1010 is the correct value of V1
– receiver 2 will extract V2 from the same transmission
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
60
11.15 Code Division Multiplexing
• Alcı sequence vector’u gibi davranır
– Vectorlerin çarpımını hesaplar ve chip sequenceleri
– Sonuç sequence gibi davranır, ve sonucu binary’den pozitif değere
çevirir (binary değeri 1’e negaatif değeri 0’a)
• Böylelikle,Alıcı sayısı 1 hesaplar:
• Sonuç olarak alına sequence sonucu (2 -2 2 -2)
yorumlanıyorsa
– Budan binary değerleri (1 0 1 0) yapar
– V1 in gerçek değeri 1010 olduğunu not edelim
– Alıcı 2 değerini V2’den çıkartacaktır aynı iletimde
© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.
61