Мультиплексирование с разделением по времени для цифровых сигналов
Time-division multiplexing
Мультиплексирование с разделением по времени (TDM): передача сигналов по одному каналу, разделяя время. История, применение в телекоммуникациях и телефонии.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Метод мультиплексирования цифровых сигналов
Multiplexing technique for digital signals
Мультиплексирование с разделением по времени (TDM) – это метод передачи и приема независимых сигналов по общему каналу связи с использованием синхронизированных переключателей на каждом конце линии передачи, обеспечивающих появление каждого сигнала на линии лишь в течение определенной доли времени в последовательном режиме. Он может применяться, когда битрейт среды передачи превышает скорость передаваемого сигнала. Данный вид мультиплексирования сигналов был разработан в телекоммуникациях для телеграфных систем в конце XIX века, но наиболее широкое применение нашел в цифровой телефонии во второй половине XX века.
Time division multiplexing (TDM) is a method of transmitting and receiving independent signals over a common signal path by means of synchronized switches at each end of the transmission line so that each signal appears on the line only a fraction of time in an alternating pattern. It can be used when the bit rate of the transmission medium exceeds that of the signal to be transmitted. This form of signal multiplexing was developed in telecommunications for telegraphy systems in the late 19th century, but found its most common application in digital telephony in the second half of the 20th century.
История
Мультиплексирование с разделением по времени было впервые разработано для применения в телеграфии с целью маршрутизации нескольких передач одновременно по одной линии связи. В 1870-х годах Эмиль Бодо разработал систему мультиплексирования по времени для нескольких телеграфных аппаратов Хьюза. В 1944 году британская армия использовала радиостанцию No. 10 для мультиплексирования 10 телефонных разговоров по микроволновой релейной линии на расстояние до 80 километров. Это позволило командирам в поле поддерживать связь со штабом в Англии через Ла-Манш. В 1953 году 24-канальная система TDM была введена в коммерческую эксплуатацию компанией RCA Communications для передачи аудиоинформации между объектом RCA на Брод-стрит в Нью-Йорке, их передающей станцией в Рокки-Пойнт и приемной станцией в Риверхед, Лонг-Айленд, Нью-Йорк. Связь осуществлялась по микроволновой системе на всем Лонг-Айленде. Экспериментальная система TDM была разработана лабораториями RCA в период с 1950 по 1953 год. В 1962 году инженеры из Bell Labs разработали первые банки каналов D1, которые объединяли 24 оцифрованных голосовых вызова по четырехпроводной медной магистрали между аналоговыми коммутаторами центрального офиса Bell. Банк каналов разделял цифровой сигнал со скоростью 1,544 Мбит/с на 8000 отдельных кадров, каждый из которых состоял из 24 последовательных байтов. Каждый байт представлял собой один телефонный вызов, закодированный в сигнал с постоянной битовой скоростью 64 кбит/с. Банки каналов использовали фиксированную позицию (временную синхронизацию) одного байта в кадре для идентификации вызова, которому он принадлежал.
Time division multiplexing was first developed for applications in telegraphy to route multiple transmissions simultaneously over a single transmission line. In the 1870s, Émile Baudot developed a time multiplexing system of multiple Hughes telegraph machines. In 1944, the British Army used the Wireless Set No. 10 to multiplex 10 telephone conversations over a microwave relay as far as 50 miles. This allowed commanders in the field to keep in contact with the staff in England across the English Channel. In 1953, a 24 channel TDM was placed in commercial operation by RCA Communications to send audio information between RCA's facility on Broad Street, New York, their transmitting station at Rocky Point and the receiving station at Riverhead, Long Island, New York. The communication was by a microwave system throughout Long Island. The experimental TDM system was developed by RCA Laboratories between 1950 and 1953. In 1962, engineers from Bell Labs developed the first D1 channel banks, which combined 24 digitized voice calls over a four wire copper trunk between Bell central office analogue switches. A channel bank sliced a 1.544 Mbit/s digital signal into 8,000 separate frames, each composed of 24 contiguous bytes. Each byte represented a single telephone call encoded into a constant bit rate signal of 64 kbit/s. Channel banks used the fixed position (temporal alignment) of one byte in the frame to identify the call it belonged to.
Технология
Мультиплексирование с разделением по времени используется преимущественно для цифровых сигналов, но может применяться и в аналоговом мультиплексировании, когда два или более сигнала или битовых потока передаются одновременно как подканалы в одном канале связи, но физически поочередно используют этот канал. Временная область разделяется на несколько повторяющихся временных интервалов фиксированной длины, выделяемых для каждого подканала. Образец байта или блок данных подканала 1 передается во временном интервале 1, подканала 2 – во временном интервале 2 и так далее. Один TDM-кадр состоит из одного временного интервала для каждого подканала, а также канала синхронизации и, опционально, канала коррекции ошибок, расположенного перед каналом синхронизации. После передачи данных последнего подканала, коррекции ошибок и синхронизации цикл начинается заново с нового кадра, начиная со второго образца, байта или блока данных из подканала 1 и так далее.
Time division multiplexing is used primarily for digital signals, but may be applied in analog multiplexing in which two or more signals or bit streams are transferred appearing simultaneously as sub channels in one communication channel, but are physically taking turns on the channel. The time domain is divided into several recurrent time slots of fixed length, one for each sub channel. A sample byte or data block of sub channel 1 is transmitted during time slot 1, sub channel 2 during time slot 2, etc. One TDM frame consists of one time slot per sub channel plus a synchronization channel and sometimes error correction channel before the synchronization. After the last sub channel, error correction, and synchronization, the cycle starts all over again with a new frame, starting with the second sample, byte or data block from sub channel 1, etc.