Multiplexer

Ein Kommunikationsgerät, das mehrere Signale zur Übertragung über ein einziges Medium multiplexiert (kombiniert). Ein De-Multiplexer schließt den Prozess ab, indem er gemultiplexte Signale von einer Übertragungsleitung trennt. Häufig werden ein Multiplexer und ein De-Multiplexer in einem einzigen Gerät kombiniert, das sowohl ausgehende als auch eingehende Signale verarbeiten kann. Ein Multiplexer wird manchmal auch als Mux bezeichnet.

Arten von Multiplexern

Zeitmultiplexer (Time Division Multiplexer)

Kurz für Time Division Multiplexing (Zeitmultiplex), eine Art von Multiplexing, bei dem Datenströme kombiniert werden, indem jedem Strom ein anderer Zeitschlitz in einem Satz zugewiesen wird. TDM überträgt wiederholt eine feste Folge von Zeitschlitzen über einen einzigen Übertragungskanal. Innerhalb von T-Carrier-Systemen, wie T-1 und T-3, kombiniert TDM pulscodemodulierte (PCM) Datenströme, die für jedes Gespräch oder jeden Datenstrom erstellt werden.

Wellenlängen-Multiplexing (Wavelength Division Multiplexing)

Kurz für Wavelength Division Multiplexing, eine Art des Multiplexing, die für den Einsatz auf Glasfasern entwickelt wurde. WDM moduliert jeden von mehreren Datenströmen auf einen anderen Teil des Lichtspektrums. WDM ist die optische Entsprechung von FDM.

1. WDM ist das analoge Multiplexing-Verfahren. WDM ist konzeptionell ähnlich wie FDM, in dem Sinne, dass es verschiedene Signale mit unterschiedlichen Frequenzen zu einem einzigen zusammengesetzten Signal kombiniert und dieses auf einer einzigen Verbindung überträgt.

2. Bei WDM sind die verschiedenen Signale optische oder Lichtsignale, die über Glasfasern übertragen werden. Die Wellenlänge einer Welle ist der Kehrwert ihrer Frequenz. Wenn also die Wellenlänge steigt, sinkt die Frequenz und umgekehrt.

3. Bei WDM werden also verschiedene Lichtwellen aus unterschiedlichen Quellen zu einem zusammengesetzten Lichtsignal kombiniert, das über den Kanal zum Empfänger übertragen wird.

4. Auf der Empfängerseite wird dieses zusammengesetzte Lichtsignal durch einen Demultiplexer in verschiedene Lichtwellen zerlegt.

5. Dieses Kombinieren und Aufteilen der Lichtwellen erfolgt mit Hilfe eines Prismas.

6. Ein Prisma wird auf der Senderseite verwendet, um das Multiplexing durchzuführen, und ein weiteres Prisma wird auf der Empfängerseite verwendet, das das Demultiplexing durchführt.

7. Das Grundprinzip hinter der Verwendung von Prismen ist, dass das Prisma einen Lichtstrahl basierend auf dem Einfallswinkel und der Frequenz der Lichtwelle krümmt. 

Anwendungen von WDM

WDM wird in SONET (Synchrones Optisches Netzwerk) verwendet. Es nutzt mehrere optische Glasfaserleitungen, die gemultiplext und demultiplext werden.

Dichter Wellenlängenmultiplexer (Dense Wavelength Division Multiplexer)

Dense Wavelength Division Multiplexing, eine optische Technologie, die zur Erhöhung der Bandbreite über bestehende Glasfaser-Backbones verwendet wird.

DWDM funktioniert durch die Kombination und gleichzeitige Übertragung mehrerer Signale mit unterschiedlichen Wellenlängen auf derselben Faser. Im Endeffekt wird eine Faser in mehrere virtuelle Fasern umgewandelt. Wenn Sie also acht OC-48-Signale in eine Faser multiplexen würden, könnten Sie die Übertragungskapazität dieser Faser von 2,5 Gb/s auf 20 Gb/s erhöhen. Derzeit können dank DWDM einzelne Fasern Daten mit Geschwindigkeiten von bis zu 400 Gb/s übertragen.

Ein Hauptvorteil von DWDM ist die Unabhängigkeit von Protokoll und Bitrate. DWDM-basierende Netzwerke können Daten in ATM, IP, SONET /SDH und Ethernet übermitteln und Bitraten zwischen 100 Mb/s und 2,5 Gb/s verarbeiten. Deshalb können DWDM-basierende Netzwerke unterschiedliche Arten von Datenverkehr mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten über einen optischen Kanal transportieren.

Frequenzmultiplexing

Frequenzmultiplexing, eine Multiplextechnik, die verschiedene Frequenzen verwendet, um mehrere Datenströme für die Übertragung über ein Kommunikationsmedium zu kombinieren. FDM weist jedem Datenstrom eine diskrete Trägerfrequenz zu und kombiniert dann viele modulierte Trägerfrequenzen für die Übertragung. Fernsehsender verwenden FDM zum Beispiel, um mehrere Kanäle gleichzeitig zu übertragen. 

Statistischer Multiplexer

Statistische Multiplexer ermöglichen es, dass sich mehrere RS-232-Geräte eine einzige Datenleitung teilen. Sie führen auch eine Fehlerkorrektur durch, um fehlerfreie Übertragungen zu gewährleisten. Der Begriff "statistisch" bezieht sich auf ihre Fähigkeit, die intermittierende Nutzungsstatik der meisten RS-232-Geräte (und aller PC- und Terminalbenutzer) auszunutzen.

Da Tastaturen einen großen Teil jeder Sekunde im Leerlauf sind, ohne dass jemand tippt und ohne dass Daten vom Computer gesendet werden, erreicht jeder PC oder jedes Terminal oft weniger als 5 % seiner potenziellen Datenrate. Statistische Multiplexer ermöglichen, dass die Summe der PC- und Terminalraten die zusammengesetzte Verbindungsgeschwindigkeit zwischen den Multiplexern übersteigt. Statistische Multiplexer benötigen einen Puffer.

Stand: 18.07.2021