Сигналдарды мультиплексирлеу және демультиплексирлеу

79 
Деректер белгілі бір интерфейстерге ауысудан бұрын, коммутатор 
олардың қандай ағынға жататынын түсінуі тиіс. Бұл міндет коммутатордың 
кіруіне тек бір ғана ағынның «таза» түрінде келіп түспеуіне немесе бірнеше 
ағындарды біріктіретін «аралас» ағынындарға қарамастан шешілуі тиіс. 
Сонымен қатар, бұл желі абоненттерінің арасындағы байланыс 
сеанстарының бір уақытта өтетін бір физикалық арнаны бөлу тәсілі болып 
табылады. Деректер ағынын белгілі бір интерфейстерге ауыстырудан бұрын, 
коммутатор олардың қай ағынға жататынын түсінуі тиіс. Бұл мәселе 
коммутатордың кіруіне тек бір ғана ағын «таза» түрінде келіп түспеуіне 
немесе бірнеше ағындарды біріктіретін «аралас» ағынына қарамастан шешілуі 
тиіс. Соңғы жағдайда тану міндетіне демультиплексирлеу міндеті қосылады. 
3.15 сурет– Коммутация кезіндегі ағындарды мультиплексирлеу және 
демультиплексирлеу операциялары 
Demultiplexing 
(demultiplexing) 
— 
бір 
интерфейске 
түсетін 
агрегацияланған жиынтық ағынның бірнеше құраушы ағындарға бөлінуі. 
Әдетте, коммутация операциясына кері операция — мультиплексирлеу 
бірге жүреді. 
Мультиплексирлеу міндеті (multiplexing) - бір физикалық байланыс 
арнасынан жіберуге болатын жалпы агрегацияланған ағынның бірнеше жеке 
ағындарынан құралу. 
Мультиплексирлеу/демультиплексирлеу операцияларының кез келген 
желілерінде, коммутация операциялар сияқты маңызды бар, өйткені оларсыз 
барлық коммутаторларды көптеген параллельді каналдар арқылы қосу керек 

80 
болар еді, бұл қосылмаған желінің барлық артықшылықтарын жоққа 
шығарады. 
Бір физикалық арнада ағындарды мультиплексирлеудің көптеген 
жолдары бар және олардың ең маңыздысы уақытты бөлу болып табылады. 
Бұл әдіс әр ағын уақыттан (тіркелген немесе кездейсоқ кезеңмен) өз билігіне 
физикалық арнаны алады және сол бойынша деректерді жібереді. Әр ағын 
өзіне бөлінген жиілік диапазонында деректерді таратуы, яғни арнаның 
жиіліктік бөлінуі де кеңінен таралған. 
Мультиплексирлеу технологиясы жиынтық ағын қабылдаушыға кері –
деректерді құрамдас ағындарға бөлу (демультиплексирлеу) операциясын 
орындауға мүмкіндік беруі тиіс. 
3.4.2. Мультиплексирлеудің әртүрлі әдістері. 
Мультиплексирлеудің үш негізгі әдісі бар. 
Мультиплексирлеу түрлері төмендегі 3.16 және 3.17 суреттерде 
келтірілген: 
3.16 сурет – FDM - Frequency Division Multiplexing 
3.17 сурет - ТDM, Time Division Multiplexing (а), WDM, Wavelength 
Division Multiplexing (б) 

81 
3.4.2.1 Жиілігі бойынша бөлумен мультиплексирлеу (FDM) 
Жиілік бойынша бөлумен мультиплексирлеу технологиясы (FDM) – 
арнаның өткізу жолағы шегіне ені азырақ бірнеше арналарды орналастыру деп 
болжайды. Оған бір арна шегінде (радиоэфир) әртүрлі жиіліктердегі (түрлі 
жиіліктер диапазонында) көптеген радиоарналар болуы жақсы мысал бола 
алады . 
Ол ұялы байланыс желілерінде (FDMA қараңыз) кіруге қол жетімділікті 
бөлу үшін қолданылады, талшықты-оптикалық байланыста толқын 
ұзындығының бөлінуінің аналогы (WDM), табиғатта - бөлудің барлық түрлері 
түсі бойынша (электромагниттік толқындардың жиілігі) және тон бойынша 
(дыбыстық толқындардың жиілігі) болады. 
Адам сөйлеуі 300-ден 3400 Гц дейінгі диапазондағы жиіліктерге дәл 
берілуі мүмкін, яғни қажетті жиілік интервалы 3100 Гц құрайды. Бірақ 
бірнеше дауыстық арналарды мультиплекстеу кезінде олар жабылмау үшін 
олардың әрқайсысына 4000 Гц диапазон бөлінеді. Әрбір арнаның жиілігі 
әрқайсысы 4 кГц еселік өз көлеміне артады, содан кейін арналар біріктіріледі. 
Нәтижесінде арналар осы желінің барлық жиілік спектрі бойынша 
таратылады. Арналар бір-бірінен қорғаныс аралықтарымен бөлінген (3.18 -
суретті қараңыз). 
3.18 сурет – Жиілік бойынша мультиплексирлеу 
Жиілік бойынша мультиплексирлеу кезінде барлық жиілік диапазоны 
бірнеше арналарға бөлінеді. Каналдар жабылмауы үшін олар бір-бірінен 
қорғаныс аралықтарымен бөлінген. 
FDM мультиплексирлеу сұлбалары жеткілікті дәрежеде стандартталған. 
Ең көп таралған стандарт, ені 4000 Гц он екі дауыстық арна 60-тан 108 кГц-ке 
дейінгі жиіліктер диапазонында мультиплексирленуі. Бұл блок топ деп 
аталады. 12-ден 60 кГц-ке дейінгі диапазон кейде басқа топ үшін 
қолданылады. 
Оптикалық байланыс желілері жағдайында қолданылатын жиіліктік 
мультиплексирлеу технологиясының бір түрі толқын ұзындығы бойынша 

82 
мультиплексирлеу болып табылады.(Wavelength Division Multiplexing, WDM). 
Физикалық формаларының көріністері мынадай түрде жүзеге асырылады: 
бірнеше талшықтар призмаға шығарылады (немесе жиі дифракциялық 
торда), жарық призмасы арқылы түйіндер өткізіліп, жалпы талшыққа түседі. 
Буманың қарама-қарсы соңында басқа призмамен бөлінеді. Егер әрбір бума 
өзінің жиілік диапазонымен шектелген болса, онда олар жабылмайды. 
Оптикалық жүйелер толығымен пассивті және нәтижесі сенімді. 
3.4.2.2 Уақыт бойынша бөлумен мультиплексирлеу. 
TDM (ағыл. TDM, Time Division Multiplexing) деректердің кадрлық 
таратылуын болжайды, бұл ретте ені аз арналардан (өткізу жолағынан) үлкен 
арналарға ауысуды бір кадр шегінде бірнеше кадрдың үлкен көлемі шегінде 
тарату үшін резервті босатады. 
3.19 сурет– Уақыт бойынша бөлумен мультиплексирлеу 
3.19-суретте: A, B және C - өткізу қабілеті (ені) N және кадрдың 
ұзақтығы Δt болатын мультиплекстелген каналдар; E - ұзындығы бірдей, бірақ 
ені M * N болатын мультиплекстелген арна, оның бір жақтауы (суперфрейм) 
кірістірілген мультиплексирленген сигналдардың барлық 3 кадрларын 
қатарынан шығарады, әр арнаға ұзындығы ΔtM = Δt / M уақыт слоттары 
бөлінеді.
Сонымен, M * N өткізу қабілеті бар арна N өткізу қабілеті бар M 
арналарды өткізе алады, сонымен қатар арналық жылдамдықты сақтау кезінде 
(секундына кадр) демультиплексирлеу нәтижесі арнаның бастапқы ағынымен 
(А, В немесе С суретте) және фаза, жылдамдық бойынша, яғни соңғы 
қабылдаушыға өтеді. 

83 
Негізгі қолданулар: 
1) Сымсыз TDMA желілері, Wi-Fi, WiMAX. 
2) Арна коммутация PDH және SONET / SDH. 
3) Пакеттік коммутация to ATM, Frame Relay, Ethernet, FDDI. 
4) Телефон желілеріндегі коммутация. 
5) Тізбекті шиналар: PCIe, USB.
Сонымен қатар, әрбір құрылғы немесе кіріс арна өз қарамағына желінің 
барлық өткізу қабілетін алады, бірақ тек қана әрбір 125 мкс қатаң белгіленген 
уақыт аралығында. Соңғы мән дискретизация циклына сәйкес келеді, өйткені 
ИКМ әрбір 1/8000 секунд үлесі аналогтық сигналдың амплитудасын өлшеуді 
жүргізу қажет. Лездік амплитуданың сегіз разрядты мәнінің берілу уақыты 
уақыт кванты (time slot) және сегіз импульстің берілу ұзақтығына тең (әрбір 
бит үшін біреу) деп аталады. Жоғарыда көрсетілген интервалдан кейінгі уақыт 
кванттарының кезектілігі уақытша арнаны құрайды. Бір дискретизация циклі 
үшін арналардың жиынтығы кадрды құрайды. 
Уақыт мультиплекстеу кезінде шығыс желінің барлық өткізу қабілеті аз 
сыйымдылықтағы кіріс желісінің тіркелген уақыт аралығына беріледі. 
АҚШ және Жапониядан басқа, Еуропа және басқа елдерде ИКМ 32/30 
(немесе E-1) 64 кбит/с-ті 32 уақыттық арналар стандарттық жүйе болып 
табылады. Жүйенің жалпы сыйымдылығы 2,048 Мбит/с құрайды. 
E-1 жүйесі бастапқы топты құрайды. E-2 қайталама тобын жалпы 
сыйымдылығы 8,448 Мбит/с-ті төрт E-1 арнасын, жалпы сыйымдылығы 
34,368 Мбит/с E-3 жүйесін - төрт арнасы (немесе E-1 он алты арнасын), ал 
төрттік тобы-жалпы сыйымдылығы 139,264 Мбит/с-ті төрт арнасын құрайды. 
3.20 сурет - PDH мультиплексорларының иерархиясы 
Шағын ағындар бір үлкен өзенге құйылады, сол сияқты төмен 
жылдамдықты желілер де мультиплексорлар иеархиясының көмегімен жоғары 
жылдамдықты желілерге біріктіріледі. 
Қабылданған Солтүстік Америка және Жапония арнасы T-1 стандарты 
анықтайды (формат кадр DS1). T-1 арнасы 24 мультиплексирленген дауыстық 
арналардан тұрады, ал бастапқыда аналогтық сигналдың амплитудасы 7 
биттік екілік санмен өрнектеледі, ал бір бит басқару (сигнал беру) мақсаттары 
үшін пайдаланылады. Сонымен қатар, әрбір кадрды синхрондау үшін тағы бір 
бит бар. Сонымен, T-1 арнасының жалпы сыйымдылығы 1,544 Мбит/с 

84 
құрайды. Жалпы арна бойынша сигнал беру кезінде 193-ші бит әрбір тақ 
кадрда синхрондау мақсаттары үшін, ал әрбір жұп - сигнал беру үшін қызмет 
етеді. Басқа әдістің мәні-әрбір арнаның сигналдық ақпаратты беру үшін өз 
арнасы бар (әрбір алтыншы кадрда бір бит). 
Соңғы уақытта, FDM мультиплексирлеу әдісін пайдалану кезінде 
парадокс пайда болды. Бұл бір жағынан, аналогтық деректерді тығыздау 
техникасы өзінің маңызды жетіспеушілігінен TDM технологиясы бойынша 
цифрлық деректерді тығыздау техникасына жол беруге (дауыстық сигналдың 
күшеюін арттыру кезінде шудың пайда болуы) байланысты. 
Ал екінші жағынан, оптикалық талшық арқылы мәліметтерді таратудың 
жаңа ортасы ретінде жарық сәулесінің толқынды нығыздау әдісі (WDM) 
болып табылады. Ал толқын мен жиілік – кері пропорционалды параметрлер. 
Соған қарағанда, жиілік бойынша мультиплексирлеу логикалық түрде толқын 
бойынша мультиплексирлеуге әсер етті. 
3.4.2.3 Толқындық мультиплексирлеу (WDM). 
Соңғы уақытта оптикалық арналардың айтарлықтай арзандауына 
толқын ұзындығы бойынша бөле отырып, мультиплексирлеу есебінен қол 
жеткізілді. WDM толқындық мультиплексирлеу (WDM) түрлі көздер толқын 
ұзындығын 
пайдаланатын 
оптикалық 
жүйелердегі 
жүйеде 
тарату 
технологиясы. Бұл ретте екі және одан да көп оптикалық сигналдар бір ортақ 
оптикалық жолмен біріктіріледі және беріледі. Бұл технология бір физикалық 
толқындық-оптикалық кабель бойынша бірнеше деректер ағындарын 
біріктіруге мүмкіндік береді. 
Кабель сыйымдылығының мұндай ұлғаюына физиканың іргелі 
қағидатын негізге ала отырып қол жеткізіледі.Түрлі толқын ұзындығы бар 
жарық сәулелері өзара әрекеттеспейді. WDM жүйесінің негізгі идеясы 
олардың әрқайсысына жеке деректер ағынын жіберу үшін бірнеше толқынды 
(немесе жиіліктерді) пайдалану болып табылады. Бұл арнаның кеңжолағын 
бір талшыққа шаққанда 16-160 есе арттыруға мүмкіндік берді. 
Толқын ұзындығы бойынша бөлінген мультиплексирлеу тәсілдерінің 
даму жолы келесі сызба бойынша жүреді: WDM → DWDM → HDWDM → 
CWDM (3.1 кесте). 
3.1 кесте –Толқын ұзындығы бойынша бөле отырып, мультиплексирлеу 
тәсілдерін дамыту жолы. 
Нөмірі 
Ерекшелігі 
1-ші кезең 
2 және 3 арналық мультиплексирлеу (WDM). 
2-ші кезең 
88 каналға дейін тығыз мультиплексирлеу (DWDM)
3-ші кезең 
256 каналға дейін жоғары дәрежедегі тығыздықта 
мультиплексирлеу (HDWDM). 
4-ші кезең 
16 
каналға 
дейін 
кесу 
арқылы
мультиплексирлеу(CWDM). 

85 
Қазіргі уақытта WDM толқынының ұзындық бойынша бөлінуін 
мультиплексирлеу - магистральдық және аймақтық желілерде, сондай-ақ 
транспорттық желі модернизациясында қолданылады. 
Оптикалық талшықтарды кең түрде қолдану, толқынды спектралды 
мультиплексирлеуді қолдану арқылы PON және FTTH технологияларында 
ТОБЖ арналарында аса жоғары жылдамдықпен бұрын-соңды болмаған өткізу 
қабілетімен деректерді берудің өзекті желілерін құру саласында түбегейлі 
серпіліс әкелді. 
 
3.4.2.4 CSMA / CD кездейсоқ қатынау әдісі. 
Ортақ сымды ортада Ethernet желілерінде қолданылатын қол жетімділік 
әдісі CSMA/CD деп аталады. (Carrier Sense Multiple Access to Collision 
Detection 
- 
бірнеше 
қол 
жеткізу 
және 
соқтығысуды 
танумен 
тасымалдаушының жиілігін тыңдау). 
Ортақ желідегі барлық компьютерлер дереу (физикалық ортадағы 
сигналдың таралу кідірісін ескере отырып) кез келген компьютердің жалпы 
ортаға жібере бастаған мәліметтерді қабылдау мүмкіндігіне ие. Барлық 
станциялар қосылған орта, бірнеше қол жеткізу режимінде жұмыс істейді 
(Multiply Access, MA). 
Кадрларды беру үшін, жіберу интерфейсі ортақ ортаның бос болуын 
қамтамасыз етуі керек. Бұған сигналдың негізгі гармоникасын тыңдау арқылы 
қол жеткізіледі, оны тасымалдаушы жиілік деп те атайды (Carrier Sense, CS), 
Ортаның бос болмауының белгісі - бұл тасымалдаушы жиілігінің 
болмауы. 
Егер орта бос болса, онда түйін кадр беруді бастауға құқылы. 3.21 - 
суретте көрсетілген мысалда 1 торап орта бос екенін анықтады және өз 
кадрын бере бастады. Сонымен қатар, бұл жүйе барлық желі тораптарын 
алады. Кадр деректер әрқашан жүреді кіріспемен, ол 7 байт, олардың 
әрқайсысының мәні 10101010, және 8-ші байтқа тең 10101011. Соңғы байт 
кадрдың басталу шектегіші деп аталады. Кіріспе қабылдағыштың 
таратқышпен побитті және побайтты синхрондауға кіруі үшін қажет. Екі 
бірлік қатар жүретін, қабылдаушыға кіріспе аяқталғанын және келесі бит 
кадрдың басы екенін айтады. 
Кабельге қосылған барлық станциялар берілетін кадрдың байттарын 
өздерінің ішкі буферлеріне жазуды бастайды. Бірінші 6 байт кадрды 
тағайындау мекен-жайы қамтиды. Ол станция өзінің меншікті мекен-жайын 
кадр басында таныса, ол ішкі буферіне мәліметтерді жазуды жалғастырады, ал 
қалған станциялар кадр қабылдауларын тоқтатады. Межелі Станция алынған 
деректерді өңдейді және оларды өз әйнегі бойынша жоғары жібереді. Ethernet 
кадрында тек тағайындалған мекен-жай ғана емес, сонымен қатар деректер 
көзінің мекен-жайы да бар, сондықтан алушы-станция жауапты кімге жіберу 
керек екенін біледі. 

86 
3.21 сурет - CSMA / CD кездейсоқ қатынау әдісі 
1-түйін арқылы кадрды беру кезінде 2-ші түйін сонымен бірге 
кадрларын беруге тырысты, алайда ол ортаның бос емес екенін анықтайды - 
онда тасымалдаушы жиілігі бар - сондықтан 2-түйін 1-түйін кадрдың берілуін 
тоқтатқанша күтуге мәжбүр болады. 
Кадрдың берілуінен кейін барлық желілік тораптар пакетаралық 
интервалға (Inter Packet. Gap, 1PG) 9,6 мкс тең технологиялық үзілуге төтеп 
беруі керек. Бұл кідіріс желілік адаптерлерді бастапқы күйіне келтіру үшін, 
сондай-ақ қоршаған ортаны бір станцияға түсіруге жол бермеу үшін қажет. 
Технологиялық үзілістен кейін түйіндер өз кадрларын беруге бастауға 
құқылы, өйткені қоршаған орта бос. Жоғарыда келтірілген мысалда 2-ші түйін 
1-ші түйін арқылы кадрдың берілуінің аяқталуын күтеді, 9,6 мкс-ке тоқтап, 
қайта кадр беруге кірісе алады. CDMA (Code Division Multiple Access) - бұл 
байланыс технологиясы, әдетте радио байланысы, онда тарату арналарында 
ортақ жиілік диапазоны бар, бірақ өткізу қабілеті әртүрлі. Қолданысқа ұялы 
байланыс желілері пайда болғаннан кейін келді. 
CDMA-да (Code Division Multiple Access) әр түйін үшін жиіліктердің 
барлық спектрі бөлінеді. CDMA байланыстарды анықтау үшін арнайы 
кодтарды пайдаланады. Орташа бөлудің бұл әдісі бар трафик арналары кең 
жолақты кодпен модуляцияланған радио сигналды қолдану арқылы жасалады 
- біркелкі кең диапазондағы басқа ұқсас таратқыштарға ұқсас арнаға 
жіберілетін шу тәрізді сигнал. Бірнеше таратқыштардың жұмысы нәтижесінде 
осы жиіліктегі эфир бұрынғысынан да қатты шуылға айналады. 

87 
Әрбір таратқыш қазіргі уақытта әр қолданушыға тағайындалған жеке 
сандық кодты қолданып сигналды модуляциялайды, ұқсас кодқа икемделген 
қабылдағыш осы қабылдағышқа арналған сигналдың бөлігі болатын радио 
сигналдардың жалпы дыбысынан шығара алады. Арналардың нақты уақыты 
немесе жиілігі бөлінбейді, әр абонент үнемі арнаның бүкіл енін пайдаланады, 
сигналды жалпы жиілік диапазонына жібереді және сигналды жалпы жиілік 
диапазонынан алады. 
Бұл ретте қабылдау мен таратудың кеңжолақты арналары әртүрлі 
жиіліктік диапазондарда болады және бір-біріне кедергі келтірмейді. Бір 
арнаның жиілік жолағы өте кең, абоненттердің хабар таратуы бір-біріне 
жүктеледі, бірақ олардың сигнал модуляциясының кодтары әртүрлі 
болғандықтан, 
олар 
қабылдағыштың 
аппараттық-бағдарламалық 
құралдарымен саралануы мүмкін. 
Кодтық модуляция кезінде көптеген қол жетімділігі бар спектрді 
кеңейту техникасы қолданылады. Ол сигналдың өзгермейтін қуаты кезінде 
өткізу қабілетін арттыруға мүмкіндік береді. Берілген деректер тез Шу 
тәріздес жалған сәулелі сигналмен, жанама өзара іздеуші НЕМЕСЕ (XOR) 
операциясын пайдалана отырып біріктіріледі. Төмендегі суретте сигналды 
генерациялау үшін әдісті қолдануды көрсететін мысал көрсетілген. TB 
импульсінің ұзақтылығы бар деректер сигналы XOR операциясының 
көмегімен сигнал коды арқылы біріктіріледі, оның импульсінің ұзақтығы Т
с
тең (зам: өткізу жолағының ені пропорционал 1/Т, мұндағы Т= бір бит тарату 
уақыты), демек деректермен сигналды өткізу жолағының ені алынатын 
сигналды өткізу жолағының ені 1\T
b
тең және 1\T
c
тең. T
c 
T
b
-дан аз 
болғандықтан, алынатын сигналдың жиілік жолағының ені берілетін 
деректердің түпнұсқалық сигналынан әлдеқайда көп. 
Базалық станция бір уақытта қолдайтын пайдаланушылар санының 
жоғарғы шегін белгілі T
b
\T
c
шамасында анықтайды. 
3.22 сурет - Сигнал генерациясы үшін әдісті қолдану 
Бұл жағдайда, коммутатор мәліметтерді интерфейске бөлу үшін, қандай 
ағынға жататынын түсінуі керек. Бұл мәселе коммутатордың кіруіне тек бір 

88 
ғана ағын «таза» түрінде келіп түспеуіне немесе бірнеше ағындарды 
біріктіретін «аралас» ағынына қарамастан шешілуі тиіс. Соңғы жағдайда тану 
міндетіне демультиплексирлеу міндеті қосылады. 

жүктеу/скачать 3,44 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: