Мультиплексирование

Применение мультиплексора и демультиплексора в реальной жизни[править]

Мультиплексоры и демультиплексоры часто используются в электронных схемах.

В качестве примера можно рассмотреть использование мультиплексоров для разделения на временные слоты и предоставления каждому объекту логической цепи своего слота, во время которого можно обмениваться данными с другими объектами. Данный способ позволяет использовать как можно меньше проводов для соединения объектов между собою. Такой принцип применяется при построении телефонных станций, которые соединяются с помощью одного провода, а для обеспечения помехоустойчивой связи используются временные слоты, в которые только одна из станций может обмениваться данными с остальными.

Также мультиплексоры и демультиплексоры используются в современных телефонах для преобразование сигналов в голосовые сообщения, поскольку позволяют с помощью малого (порядка входов) воспроизводить любой сигнал с частотой, которую может различить человеческое ухо.

Кроме того, мультиплексоры используются и при производстве компьютерных компонентов.

Применение мультиплексора и демультиплексора в реальной жизни[править]

Мультиплексоры и демультиплексоры часто используются в электронных схемах.

В качестве примера можно рассмотреть использование мультиплексоров для разделения на временные слоты и предоставления каждому объекту логической цепи своего слота, во время которого можно обмениваться данными с другими объектами. Данный способ позволяет использовать как можно меньше проводов для соединения объектов между собою. Такой принцип применяется при построении телефонных станций, которые соединяются с помощью одного провода, а для обеспечения помехоустойчивой связи используются временные слоты, в которые только одна из станций может обмениваться данными с остальными.

Также мультиплексоры и демультиплексоры используются в современных телефонах для преобразование сигналов в голосовые сообщения, поскольку позволяют с помощью малого (порядка входов) воспроизводить любой сигнал с частотой, которую может различить человеческое ухо.

Кроме того, мультиплексоры используются и при производстве компьютерных компонентов.

Сферы применения

Мультиплексоры могут применяться в делителях частоты, триггерных и сдвигающих устройствах, пр. Также используются для превращения параллельного двоичного кода в последовательный.

На практике чаще всего приборы используются в телекоммуникациях, видеонаблюдении, записи. Применение мультиплексора в сетях связи снижает себестоимость обслуживания сети.

С таким оборудованием организация передачи ста/двести разговорных сигналов происходит без прокладки телефонного кабеля. Стоканальный и более прибор прекрасно справляется с поставленными задачами. А экономия существенная.

Также мультиплексоры эффективны при организации видеоконференцсвязи. Двухсторонняя передача данных, обработка, отображение данных в реальном времени на расстоянии – часть функций, которые выполняет коммутатор.

Технический центр «ЖАиС» продает мультиплексоры, системы сбора данных и коммутации от ведущих производителей. Хотим частично ознакомить вас с предлагаемым ассортиментом.

TDM, работающее с пропускной способностью сети

Та же концепция мультиплексирования, которая была разработана для связи на большом расстоянии между многочисленными телеграфами Huges, теперь широко используется в сетях с закрытой коммутацией, таких как коммутируемая телефонная сеть общего пользования (PSTN, public switched telephone network). Мультиплексирование с временным разделением получило дальнейшее развитие с момента его создания, и теперь оно может разделить пропускную способность сети на более мелкие части

Основное внимание в этой новой операции уделяется минимизации полосы пропускания, используемой рядом устройств в сети системы. Хотя это тот же термин, что используется и в телеграфах, правила отправки данных были пересмотрены и изменены, поэтому с устройства на устройство могут передаваться данные более высокого качества

Этот метод связи был разработан, чтобы предоставить компаниям упрощенный и экономичный способ построения быстрых сетей, которые связывают устройства друг с другом на обширных географических территориях.

Стандартные системы TDM передают сегменты другим устройствам, предоставляя им уникальный фиксированный временной интервал в сети. Если X, Y и Z представляют устройства для передачи данных, данные из X отправляются в MUX, затем данные из Y отправляются в MUX, и, наконец, данные из Z отправляются в MUX. Эта последовательность повторяется до тех пор, пока не перестанут отправляться данные с каждого устройства. Хотя данные просто пересылаются из «точки A в точку B», всё же существует несколько различных способов планирования систем TDM для более эффективной работы в зависимости от задачи.

Основные системы TDM используют одну из двух традиционных схем мультиплексирования: с чередованием битов или с чередованием байтов. Фиксированному временному интервалу структуры присваивается бит (1 для true или 0 для false) или байт длиной до 8 бит для представления целого числа или символа.

Рисунок 2 – Мультиплексирование с временным разделением (TDM)

Области применения мультиплексоров

Мультиплексоры, поддерживающие передачу сигнала в формате аудио и видео используются на телевидении, на мониторах и в камерах наблюдения. Это является их основной сферой применения, но не стоит забывать и об их других возможностях. На основе этих устройств располагаются GSM модули и разные интернет модемы, передающие сигнал на высокоскоростном соединении, обеспечивая владельца качественной, устойчивой сетью.

Кроме того, эти приборы применяются в GPS приемниках, оптоволоконных широкополосных сетях. В сумме эти возможности дают мультиплексору огромную сферу применения, от федерального телевидения до обычного домашнего широкополосного интернета. Также работа мультиплексора применяется в частотных делителях, элементах триггеров, преобразованиях двоичного кода в последовательный. Следственно, до появления высокоскоростного подключения, мультиплексоры также не стояли без дела, а позволяли продолжать развитие технологий.

Классификация мультиплексоров

Мультиплексоры делятся на терминальные (они располагаются на окончаниях линий связи), оптические мультиплексоры и мультиплексоры ввода и вывода (они располагаются в разрывах линий связи для вывода выбранных сигналов из общего потока). Также различают аналоговые и цифровые мультиплексоры, о которых речь пойдет далее.

Аналоговые мультиплексоры

Ключи этой версии являются особыми элементами. Он может быть самостоятельным прибором. Набор подобных ключей, работающих на один выход с цепями вариативности выбранного ключа, является особым аналоговым мультиплексором.

В определенный промежуток времени он отбирает выбранный канал входа и перенаправляет его на особый прибор. Работа на данном типе мультиплексора требует чуть меньшего времени передачи сигнала, чем при цифровом варианте, что является несомненным плюсом при работе с некоторыми устройствами вывода сигнала.

Цифровые мультиплексоры

Устройства этого типа делятся по уровням на три варианта по их высоте. Цифровые мультиплексоры позволяют получать цифровые сигналы из приборов низкого уровня. Также их можно записать и трансформировать в поток высокого уровня. Следовательно, поступающие потоки проходят синхронизацию.

При этом данные потоки имеют равную скорость, что позволяет информации одновременно поступать по обоим каналам связи. При этом данные надежно защищены от повреждения.

Мультиплексоры как PLD

Мультиплексоры также могут использоваться как программируемые логические устройства, в частности, для реализации логических функций. Любая логическая функция от п переменных и один результат можно реализовать с помощью мультиплексора с п селектор входов. Переменные связаны с входами селектора, а результат функции, 0 или 1, для каждой возможной комбинации входов селектора связан с соответствующим входом данных. Это особенно полезно в ситуациях, когда решающим фактором является стоимость, для модульности и простоты модификации. Если одна из переменных (например, D) также доступен инвертированный, мультиплексор с п-1 вход селектора достаточно; входы данных подключены к 0, 1, D, или ~D, в соответствии с желаемым выходом для каждой комбинации входов селектора.

Передача посредством мультиплексирования с разделением по длине волны (WDM)

Этот метод мультиплексирования оказался более полезным для телекоммуникационных компаний в конце 20-го века из-за емкости потоков данных, которые можно передавать по оптоволоконным линиям. Передача с помощью WDM стала возможна, потому что этот метод объединяет в одной линии передачи многочисленные сигналы данных на лазерных лучах с разными длинами волн инфракрасного излучения. Для передачи большого количества потоков данных WDM использует оптоволоконные кабели, что предпочтительнее обычного использования систем FDM и TDM. Эта система похожа на FDM, но этот метод работает на инфракрасном (IR) конце электромагнитного спектра. На приведенном ниже рисунке показан каждый канал потока данных, объединенный в белый свет, который передается по одному оптоволоконному кабелю.

Рисунок 3 – Мультиплексирования с разделением по длине волны (WDM)

В начале системы каждый сигнал данных управляет своим лазером, далее свет от этих лазеров смешивается призмой в оптическом мультиплексоре и передается по общему оптоволокну. А на приемной стороне полученный световой сигнал подается на оптический демультиплексор, где он разделяется другой призмой по длинам волн, и откуда выделенные сигналы подаются чувствительные к инфракрасному излучению фотоприемники.

Надеюсь, эта статья предоставила вам достаточно информации для понимания основных применений, концепций и схем использования мультиплексирования в телекоммуникационных процессах. Если у вас есть вопросы или отзывы, обязательно оставляйте комментарии!

Экономия затрат

Основная функция мультиплексора: объединение нескольких входов в один поток данных. На приемной стороне демультиплексор разделяет единый поток данных на несколько исходных сигналов.

Одно из применений мультиплексоров — это экономия подключений по одному каналу путем подключения одного выхода мультиплексора к одному входу демультиплексора. Изображение справа демонстрирует это преимущество. В этом случае стоимость реализации отдельных каналов для каждого источника данных выше, чем стоимость и неудобство обеспечения функций мультиплексирования / демультиплексирования.

На приемном конце канал передачи данных дополнительный демультиплексор обычно требуется, чтобы разбить один поток данных обратно на исходные потоки. В некоторых случаях удаленная система может иметь более широкие функциональные возможности, чем простой демультиплексор; и хотя демультиплексирование все еще происходит технически, оно никогда не может быть реализовано дискретно. Это было бы типично, когда: мультиплексор обслуживает несколько IP пользователи сети; а затем подает прямо в маршрутизатор, который немедленно считывает содержимое всей ссылки в ее маршрутизация процессор; а затем выполняет демультиплексирование в памяти, откуда он будет преобразован непосредственно в разделы IP.

Часто мультиплексор и демультиплексор объединяются в единый блок оборудования, который обычно называют «мультиплексором». Оба элемента схемы необходимы на обоих концах линии передачи, потому что большинство систем связи передают в оба направления.

В аналоговая схема Конструкция мультиплексора представляет собой специальный тип аналогового переключателя, который соединяет один сигнал, выбранный из нескольких входов, с одним выходом.

Использует

Телеком использует

Компания France Telecom / Orange использовала мультиплексирование для передачи нескольких линий по одной и той же телефонной линии . Мультиплексированные линии не подходят для ADSL, пока они не будут демультиплексированы. France Telecom была обязана предлагать своим абонентам телефонные услуги, но не обязана предлагать демультиплексированные линии. Демультиплексирование потребует прокладки многокилометровых дорогостоящих телефонных линий для оператора, который будет их устанавливать, например France Telecom. В результате три процента населения Франции не имели доступа к ADSL в 2012 году и были вынуждены обратиться к другим решениям, таким как спутниковая связь.

Эту проблему из-за мультиплексирования можно решить, установив оборудование, стирающее белые области ADSL.

Другое использование

Мультиплексирование с временным разделением стало использоваться в самолетах, чтобы каждый пассажир мог управлять своей собственной лампой, не подключая каждый переключатель каждого пассажира к каждому переключателю лампы. Именно это мультиплексирование часто приводит к небольшой задержке между моментом нажатия переключателя и моментом включения лампы (это было бы мгновенно, если бы переключатель находился на лампочке, а не в подлокотнике. Инвалидной коляске, но потребовал, чтобы пассажир поднял руку; см. Эргономика ).

Электронное мультиплексирование с временным разделением также широко используется в автомобильной промышленности. Он состоит из передачи мультиплексированного сигнала по одному проводу, а источника питания по другому проводу. Демультиплексор на другом конце отвечает за перераспределение сигнала на как можно больше независимых сигналов. В частности, мультиплексирование используется для управления всеми задними фонарями только по этим двум проводам. Одним из недостатков этой техники является то, что потеря одного из двух проводов приводит к выходу из строя всех задних фонарей.

В сетях мобильной телефонной связи для совместного использования полосы частот множеством пользователей используются три типа мультиплексирования: мультиплексирование с частотным разделением каналов ( FMMA ), мультиплексирование с временным разделением каналов ( TDMA ) и мультиплексирование с кодовым разделением каналов ( CDMA ). Частотное мультиплексирование, или пространственное, уже использовалось в аналоговой телефонии. Стандарт GSM использует частотное и временное мультиплексирование. UMTS использует мультиплексной код; в LTE и LTE — Advanced (мобильные сети 4G ) , используя сложную комбинацию этих методов 3: в OFDMA ( с ортогональным частотным разделением множественного доступа ).

Мультиплексирование также используется в индустрии развлечений. Особенно в освещении, где он используется для передачи данных по кабелю DMX .

В зданиях мультиплексирование может использоваться для всех функций жилья: освещение, рольставни, отопление, кондиционирование воздуха, визуализация потребления, VMC, охранная сигнализация, техническая сигнализация, аудио- или видеодомофоны, распределение звука и т. Д. Могут быть автоматизированы отдельно. или в сценарии. Они управляются локально или удаленно. Принцип мультиплексирования в доме или офисе заключается в отделении слаботочной цепи (12 В) команд шины от сильноточной цепи (230 В) действий, требующих питания. Автобусы — это те, которые используются в автоматизации офиса или в промышленности: RS-485 , Ethernet , OneWire и т. Д. Соответствует действующим стандартам, проводка NF C 15-100 , карта CE.

Квадраторы для систем наблюдения

Квадратор получил свое название потому, что может выводить на экран картинку от 4 подключенных аналоговых камер в онлайн-режиме. Экран монитора делится на 4 равных зоны, куда и помещается изображение от каждого устройства записи. Для подключения камер квадратор имеет четыре разъема.

Одновременно с выводом информации прибор может вести запись изображения на носитель. Для этого устройство записи подключается к соответствующему разъему на корпусе.

Квадратор представляет собой электронное устройство с микропроцессором, которое получает картинку в аналоговой форме от камер, оцифровывает ее, компонует данные от 4 устройств и подает на монитор. В зависимости от характеристик устройства разрешение картинки может быть от 512 на 512 пикселей до 1024 на 1024 точки. Но речь идет о всем изображении на мониторе. А качество каждой картинки с камеры будет хуже. Поэтому в записанных в таком виде данных будет сложно рассмотреть детали.

При необходимости квадратор может разворачивать одну картинку на весь экран по команде оператора. Но при этом она может сохраняться в сжатом виде или подаваться в полном разрешение. Последний вариант лучше, так как дает возможность увидеть мелкие детали.

Методы мультиплексирования

Для выполнения частотного мултиплексирования, нужно для каждого потока выделить персональный частотный период. До начала процесса работы с сигналами требуется переместить спектр каждого канала, находящегося в другой частоте, чтобы они не смогли контактировать с другими сигналами.

Также для максимальной надежности, между частотами создают небольшие интервалы, обеспечивающие дополнительную защиту. Этот способ используется в электрических и оптических линиях. Использование этой защиты является необходимым, так как при ее отсутствии возможна потеря сигнала, которая может повлечь за собой неприятные последствия. Кроме того защита обеспечивает устойчивость сигнала, сохраняя его на качество на протяжении всего пути от входа в устройство до выхода из него.

Также существует временной вариант мультиплексирования, использующийся при отправке сигнала в сплошном потоке, на передаче которого затрачивается какой-то промежуток времени. Для выполнения этого способа нужно обеспечить доступ циклов к общей среде перенаправления потоков, входящих на небольшой промежуток времени.

Нужно учесть, что требуется устранить возникновение накладки каналов друг на друга, так как это перемешивает получаемую информацию. Данный метод обычно применяется в работе с цифровыми каналами связи, которые требуют в работе чуть больше времени, чем аналоговые.

Соответственно, использование временного метода обеспечивает наилучшую сохранность данных, что рационально при использовании с цифровыми мультиплексорами.

Понятие мультиплексирования

Системы телекоммуникаций, такие как радиосвязь, телефон и телевидение, для передачи и приема информации все используют метод, называемый мультиплексированием. Мультиплексирование было разработано для передачи множества аналоговых сигналов или цифровых потоков через одну общую линию передачи. Мультиплексоры, или сокращенно MUX, объединяют сигналы от нескольких устройств, которые затем передаются по этой линии передачи.

Мультиплексор (MUX) считывает и анализирует каждый подаваемый на него отдельный сигнал или поток цифровых данных, а затем назначает каждому из них временной интервал фиксированной длины. После этого назначения MUX теперь имеет так называемый единый составной сигнал и передает часть данных из каждого слота в течение его временного интервала фиксированной длины по высокоскоростной линии передачи. На другом конце высокоскоростной линии передачи этот составной сигнал повторно анализируется и разделяется демультиплексором, или DEMUX. На рисунке ниже показан поток, в котором цифровые данные в системах FDM, TDM и WDM передаются и принимаются от одного устройства к другому с использованием одного мультиплексора и одного демультиплексора.

Рисунок 1 – Система передачи данных, использующая мультиплексирование и демультиплексирование

Принцип работы демультиплексора[править]

-to- демультиплексор

-to- демультиплексор

Демультиплексор 1-to-2править

Рассмотрим демультиплексор -to- (это значит, что у демультиплексора два выхода). Если на вход подать значение , то на выход будет подаваться то же значение, которое подаётся на вход , а на выход будет подаваться . Если же на вход подать значение , то на выход будет подаваться значение , а на выход то же значение, которое будет подаваться на вход .

Демультиплексор 1-to-4править

Рассмотрим демультиплексор -to- (это значит, что у демультиплексора четыре выхода). Теперь у нас уже есть два входа и , которые определяют, на какой из выходов , , или будет подаваться значение , тогда как на остальные выходы будет подаваться . В случае, когда , то на выход будет подаваться значение на входе , тогда как на , и будет подаваться . Если же и , то на выходы , и будет подаваться , а на выход будет подаваться то же, что подаётся на вход . Аналогично разбираются случаи , и .

Мультиплексоры и демультиплексоры

Мультиплексором называются комбинационные устройство, обеспечивающее передачу в желаемом порядке цифровой информации, поступающей по нескольким входам на один выход. Мультиплексоры обозначают через MUX (от англ. multiplexor), а также через MS (от англ. Multiplexor selector). Схематически мультиплексор можно изобразить в виде коммутатора, обеспечивающего подключение одного из нескольких входов (их называют информационными) к одному выходу устройства. Кроме информационных входов в мультиплексоре имеются адресные входы и, как правило, разрешающие (стробирующие). Сигналы на адресных входах определяют, какой конкретно информационный канал подключен к выходу. Если между числом информационных входов n и число адресных входов m действуют соотношение n =2m, то такой мультиплексор называют полным. Если n<2m, то мультиплексор называют неполным. Рассмотрим функционирование двухвходового мультиплексора (2 → 1), который условно изображён в виде коммутатора, а состояние его входов Х1, Х2 и выхода Y приведено в таблице:

Исходя из таблицы, можно записать следующее уравнение: Y = X1 • A + X2 • A, Реализация такого устройства и его УГО приведены ниже:

Количество мультиплексируемых входов называется количеством каналов мультиплексора, а количество выходов называется числом разрядов мультиплексора. Число каналов мультиплексоров, входящих в стандартные серии, составляет от 2 до 16, а число разрядов — от 1 до 4, при чём чем больше каналов имеет мультиплексор, тем меньше у него разрядов. Управление работой мультиплексора (выбор номера канала) осуществляется с помощью входного кода адреса. Например, для 4 — канального мультиплексора необходим 2 — разрядный управляющий (адресный) код, а для 16 — канального — 4 разрядный код. Разряды кода обозначаются 1, 2, 4, 8 или А0, А1, A2, А3. Мультиплексоры бывают с выходом 2С и с выходом 3С. Выходы мультиплексоров бывают прямыми и инверсивными. Выход 3С позволяет объединить выходы мультиплексоров с выходами других микросхем, а также получать двунаправленные и мультиплексированные линии. УГО мультиплексора, имеющего 8 информационных входов, 3 адресных входа, вход разрешения V, и два выхода (прямой инверсный) показано на рисунке:

При V = 1 мультиплексор блокируется. Вход разрешения V используется для расширения функциональных возможностей мультиплексора, например, позволяет увеличивать число коммутируемых информационных входов:

Два 8 — канальных мультиплексора объединены в 16 — ти канальный. Старший разряд А3 выбирает один из 2 — ух мультиплексоров. Расширение разрядности мультиплексоров в общем случае реализуется их каскадным включением:

Здесь » Мультиплексорное дерево» содержит четыре четырёхвходовых мультиплексора MUX1 — MUX4 c запараллеленными адресными входами А0, А1, которыми одновременно выбирается один из входов всех четырёх элементов, а мультиплексор MUX5 кодом на адресных входах А2, А3 выбирает один из выходов Y — Y3. Таким образом, четырёхразрядный код на входах А0 — А3соединяется с входом только один из 16 входов (16 =24) D0 — D15.Демультиплексором называют устройство, в котором сигналы с одного информационного входа поступают в желаемой последовательности по нескольким выходам в зависимости от кода на адресных шинах. Таким образом, демультиплексор в функциональном отношении противоположен мультиплексору. Демультиплексоры обозначают через DMX или DMS:

При использовании КМОП — технологии можно построить двунаправленные ключи, которые обладают возможностью пропускать ток в обоих направлениях и передавать не только цифровые, но и аналоговые сигналы. Благодаря этому можно строить мультиплексоры — демультиплексоры, которые могут использоваться либо как мультиплексоры, либо как демультиплексоры. Мультиплексоры — демультиплексоры обозначаются через MX.

Система сбора данных Fluke 2638A/20 220

Техника с 20-ю каналами для сбора информации. Усовершенствован одной релейной платой 2638-RLY.

Параметры от производителя

Диапазоны:

• постоянного и переменного тока – 100 мВ … 300 В;
• сопротивления – 100 Ом … 100 Мом;
• частоты – 20 Гц … 1 МГц;
• резистивного датчика температуры –200 °С.

Дополнительные данные:

• от 22 до 66 аналоговых входов, 8 цифровых вводов/выводов, 6 выходов аварийных сигналов;
• электропитание с диапазоном частоты – 47 Гц … 440 Гц;
• потребляемая мощность 24 Вт;
• внутренняя память на 57 000 сканирований;
• виды защиты файлов – администратор, защищенные пароли пользователя, статус гостя;
• меню управления на девяти языках.

Стоимость по запросу. Оборудования привозят «под заказ», потому цена определяется непосредственно при обращении клиента.