Time-division multiplexing (TDM)

Posted on

Time-division multiplexing (TDM) adalah metode transmisi dan penerimaan sinyal independen melalui jalur sinyal umum dengan menggunakan sakelar tersinkronisasi di setiap ujung saluran transmisi sehingga setiap sinyal muncul pada saluran hanya sebagian kecil dari waktu dalam pola bolak-balik . Ini adalah proses komunikasi yang mengirimkan 2 atau lebih sinyal digital atau sinyal analog melalui saluran umum. Ini digunakan ketika bit rate dari media transmisi melebihi sinyal yang akan dikirim. Bentuk multiplexing sinyal ini dikembangkan dalam telekomunikasi untuk sistem telegrafi pada akhir abad ke-19, tetapi penerapannya yang paling umum dalam telepon digital pada paruh kedua abad ke-20.

Sejarah

Multiplexing pembagian waktu pertama kali dikembangkan untuk aplikasi dalam telegrafi untuk merutekan beberapa transmisi secara bersamaan melalui satu saluran transmisi. Pada tahun 1870-an, Émile Baudot mengembangkan sistem multiplexing waktu dari beberapa mesin telegraf Hughes.

Pada tahun 1944, Angkatan Darat Inggris menggunakan Wireless Set No. 10 untuk membuat multipleks 10 percakapan telepon melalui relay gelombang mikro sejauh 50 mil. Hal ini memungkinkan para komandan di lapangan untuk tetap berhubungan dengan staf di Inggris di seberang Selat Inggris.

Pada tahun 1953, TDM 24 saluran ditempatkan dalam operasi komersial oleh RCA Communications untuk mengirim informasi audio antara fasilitas RCA di Broad Street, New York, stasiun pemancarnya di Rocky Point dan stasiun penerima di Riverhead, Long Island, New York. Komunikasi dilakukan dengan sistem gelombang mikro di seluruh Long Island. Sistem TDM eksperimental dikembangkan oleh RCA Laboratories antara tahun 1950 dan 1953.

Pada tahun 1962, insinyur dari Bell Labs mengembangkan bank saluran D1 pertama, yang menggabungkan 24 panggilan suara digital melalui batang tembaga empat kawat antara sakelar analog kantor pusat Bell. Bank saluran memotong sinyal digital 1,544 Mbit/dtk menjadi 8.000 bingkai terpisah, masing-masing terdiri dari 24 byte yang berdekatan. Setiap byte mewakili satu panggilan telepon yang dikodekan menjadi sinyal bit rate konstan 64 kbit/s. Bank saluran menggunakan posisi tetap (keselarasan temporal) dari satu byte dalam bingkai untuk mengidentifikasi panggilan yang dimilikinya.

Teknologi

Multiplexing pembagian waktu digunakan terutama untuk sinyal digital, tetapi dapat diterapkan dalam multiplexing analog di mana dua atau lebih sinyal atau aliran bit ditransfer muncul secara bersamaan sebagai sub-saluran dalam satu saluran komunikasi, tetapi secara fisik bergiliran pada saluran. Domain waktu dibagi menjadi beberapa slot waktu berulang dengan panjang tetap, satu untuk setiap sub-saluran. Byte sampel atau blok data sub-saluran 1 ditransmisikan selama slot waktu 1, sub-saluran 2 selama slot waktu 2, dll. Satu bingkai TDM terdiri dari satu slot waktu per sub-saluran ditambah saluran sinkronisasi dan terkadang saluran koreksi kesalahan sebelum sinkronisasi. Setelah sub-saluran terakhir, koreksi kesalahan, dan sinkronisasi, siklus dimulai lagi dengan bingkai baru, dimulai dengan sampel kedua, byte atau blok data dari sub-saluran 1, dll.

Contoh Penerapan

  • Sistem hierarki digital plesiochronous (PDH), juga dikenal sebagai sistem PCM, untuk transmisi digital dari beberapa panggilan telepon melalui kabel tembaga empat kawat yang sama (T-carrier atau E-carrier) atau kabel serat di jaringan telepon digital yang dialihkan sirkuit
  • Standar transmisi jaringan sinkron digital hierarki (SDH) / jaringan optik sinkron (SONET) yang telah menggantikan PDH.
  • Antarmuka Tarif Dasar dan Antarmuka Tarif Primer untuk Jaringan Digital Layanan Terpadu (ISDN).
  • Standar audio RIFF (WAV) menyisipkan sinyal stereo kiri dan kanan pada basis per sampel

TDM dapat diperluas lebih jauh ke dalam skema akses ganda pembagian waktu (TDMA), di mana beberapa stasiun yang terhubung ke media fisik yang sama, misalnya berbagi saluran frekuensi yang sama, dapat berkomunikasi. Contoh penerapannya meliputi:

  • Sistem telepon GSM
  • Tautan Data Taktis Tautan 16 dan Tautan 22

Transmisi Digital Multipleks

Dalam jaringan circuit-switched, seperti public switched telephone network (PSTN), diinginkan untuk mengirimkan beberapa panggilan pelanggan melalui media transmisi yang sama untuk secara efektif memanfaatkan bandwidth media. TDM memungkinkan pemancar dan penerima saklar telepon untuk membuat saluran (anak sungai) dalam aliran transmisi. Sinyal suara DS0 standar memiliki kecepatan bit data 64 kbit/s. Sirkuit TDM berjalan pada bandwidth sinyal yang jauh lebih tinggi, memungkinkan bandwidth dibagi menjadi kerangka waktu (slot waktu) untuk setiap sinyal suara yang digandakan ke jalur oleh pemancar. Jika bingkai TDM terdiri dari n bingkai suara, bandwidth jalur adalah n*64 kbit/s.

Setiap slot waktu suara dalam bingkai TDM disebut saluran. Dalam sistem Eropa, frame TDM standar berisi 30 saluran suara digital (E1), dan dalam sistem Amerika (T1), frame tersebut berisi 24 saluran. Kedua standar juga berisi bit ekstra (atau slot waktu bit) untuk pensinyalan dan bit sinkronisasi.

Multiplexing lebih dari 24 atau 30 saluran suara digital disebut multiplexing tingkat tinggi. Multiplexing orde tinggi dicapai dengan multiplexing frame TDM standar. Misalnya, bingkai TDM 120 saluran Eropa dibentuk dengan membuat multiplexing empat bingkai TDM 30 saluran standar. Pada setiap multipleks orde tinggi, empat bingkai TDM dari orde bawah langsung digabungkan, menciptakan multipleks dengan bandwidth n*64 kbit/s, di mana n = 120, 480, 1920, dll.

Sistem Telekomunikasi

Ada tiga jenis TDM sinkron: T1, SONET/SDH, dan ISDN.

Plesiochronous digital hierarchy (PDH) dikembangkan sebagai standar untuk multiplexing frame orde tinggi. PDH membuat lebih banyak saluran dengan membuat multiplexing frame TDM 30 saluran standar Eropa. Solusi ini berhasil untuk sementara waktu; namun PDH mengalami beberapa kelemahan yang pada akhirnya mengakibatkan perkembangan Synchronous Digital Hierarchy (SDH). Persyaratan yang mendorong perkembangan SDH adalah sebagai berikut:

  • Bersinkronisasi – Semua jam di sistem harus sejajar dengan jam referensi.
  • Berorientasi layanan – SDH harus merutekan lalu lintas dari End Exchange ke End Exchange tanpa mengkhawatirkan pertukaran di antaranya, di mana bandwidth dapat dipesan pada level tetap untuk jangka waktu yang tetap.
  • Izinkan bingkai dengan ukuran berapa pun untuk dihapus atau dimasukkan ke dalam bingkai SDH dengan ukuran berapa pun.
  • Mudah dikelola dengan kemampuan mentransfer data manajemen melalui tautan.
  • Memberikan tingkat pemulihan yang tinggi dari kesalahan.
  • Menyediakan kecepatan data tinggi dengan membuat multiplexing frame ukuran apa pun, hanya dibatasi oleh teknologi.
  • Berikan kesalahan bit rate yang dikurangi.

SDH telah menjadi protokol transmisi utama di sebagian besar jaringan PSTN. Ini dikembangkan untuk memungkinkan streaming 1,544 Mbit/s dan di atasnya untuk dimultipleks, untuk membuat frame SDH yang lebih besar yang dikenal sebagai Synchronous Transport Modules (STM). Bingkai STM-1 terdiri dari aliran yang lebih kecil yang di-multiplexing untuk membuat bingkai 155,52 Mbit/dtk. SDH juga dapat membuat multipleks paket berbasis frame mis. Ethernet, PPP dan ATM.

Sementara SDH dianggap sebagai protokol transmisi (Layer 1 dalam Model Referensi OSI), SDH juga melakukan beberapa fungsi switching, seperti yang dinyatakan dalam persyaratan poin ketiga yang tercantum di atas. Fungsi Jaringan SDH yang paling umum adalah:

  • SDH Crossconnect – SDH Crossconnect adalah versi SDH dari sakelar titik silang Waktu-Ruang-Waktu. Ini menghubungkan saluran apa pun di salah satu inputnya ke saluran apa pun di salah satu outputnya. SDH Crossconnect digunakan di Transit Exchanges, di mana semua input dan output terhubung ke bursa lain.
  • SDH Add-Drop Multiplexer – SDH Add-Drop Multiplexer (ADM) dapat menambah atau menghapus frame yang dimultipleks hingga 1.544Mb. Di bawah level ini, TDM standar dapat dilakukan. SDH ADM juga dapat melakukan tugas Crossconnect SDH dan digunakan di End Exchanges di mana saluran dari pelanggan terhubung ke jaringan inti PSTN.

Fungsi jaringan SDH dihubungkan menggunakan serat optik berkecepatan tinggi. Serat optik menggunakan pulsa cahaya untuk mengirimkan data dan karenanya sangat cepat. Transmisi serat optik modern menggunakan multiplexing divisi panjang gelombang (WDM) di mana sinyal yang ditransmisikan melintasi serat ditransmisikan pada panjang gelombang yang berbeda, menciptakan saluran tambahan untuk transmisi. Ini meningkatkan kecepatan dan kapasitas sambungan, yang selanjutnya mengurangi biaya unit dan total.

Penggandaan Pembagian Waktu Statistik

Statistik time-division multiplexing (STDM) adalah versi lanjutan dari TDM di mana alamat terminal dan datanya sendiri ditransmisikan bersama untuk perutean yang lebih baik. Menggunakan STDM memungkinkan bandwidth untuk dibagi dalam satu baris. Banyak kampus dan kampus perusahaan menggunakan jenis TDM ini untuk mendistribusikan bandwidth.

Pada jalur 10-Mbit memasuki jaringan, STDM dapat digunakan untuk menyediakan 178 terminal dengan koneksi khusus 56k (178 * 56k = 9,96Mb). Namun, penggunaan yang lebih umum adalah hanya memberikan bandwidth saat dibutuhkan sebanyak itu. STDM tidak mencadangkan slot waktu untuk setiap terminal, melainkan menetapkan slot ketika terminal membutuhkan data untuk dikirim atau diterima.

Dalam bentuk utamanya, TDM digunakan untuk komunikasi mode sirkuit dengan jumlah saluran tetap dan bandwidth konstan per saluran. Reservasi bandwidth membedakan multiplexing pembagian waktu dari multiplexing statistik seperti multiplexing pembagian waktu statistik. Dalam TDM murni, slot waktu berulang dalam urutan tetap dan dialokasikan sebelumnya ke saluran, daripada dijadwalkan berdasarkan paket-demi-paket.

Dalam TDMA dinamis, algoritme penjadwalan secara dinamis mencadangkan sejumlah variabel slot waktu di setiap frame ke aliran data kecepatan bit variabel, berdasarkan permintaan lalu lintas dari setiap aliran data. TDMA dinamis digunakan di:

  • HIPERLAN/2
  • Mode transfer sinkron dinamis
  • IEEE 802.16a

Asynchronous time-division multiplexing (ATDM), adalah nomenklatur alternatif di mana STDM menunjuk sinkron pembagian waktu-divisi multiplexing, metode lama yang menggunakan slot waktu tetap.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *