Telekomünikasyon ve bilgisayar ağlarında çoğullama, çok sayıda veri sinyalini tek bir ortamda birleştirmek ve iletmek için kullanılan bir teknik türüdür. İçinde çoğullama yöntem, çoklayıcı (MUX) donanımı, tek bir çıkış hattı oluşturmak için 'n' giriş hattını birleştirerek çoğullama elde etmede önemli bir rol oynar. Dolayısıyla bu yöntem temel olarak n-giriş hattı ve tek çıkış hattı anlamına gelen çoktan bire konseptini takip eder. Çoklama tekniklerinin farklı türleri vardır; FDM, TDM, CDM , SDM ve OFDM. Bu makale, aşağıdaki gibi çoğullama tekniklerinden biri hakkında kısa bilgi sağlar; uzay bölmeli çoğullama veya SDM.
Uzay Bölmeli Çoğullama (SDM) Nedir?
Kablosuz ağdaki çoğullama tekniği iletişim sistemi Kullanıcıların fiziksel ayrımından yararlanarak sistem kapasitesini artırmak için kullanılan bu yöntem, uzay bölmeli çoğullama veya uzaysal bölmeli çoğullama (SDM) olarak bilinir. Bu çoğullama tekniğinde, birkaç antenler Paralel iletişim kanalları oluşturmak için vericinin ve alıcının her iki ucunda kullanılır. Bu iletişim kanalları birbirinden bağımsız olup, birkaç kullanıcının parazit dışında benzer frekans bandında aynı anda veri iletmesine olanak tanır.
Kablosuz iletişim sisteminin kapasitesi, daha bağımsız kanallar oluşturmak için daha fazla anten dahil edilerek geliştirilebilir. Bu çoğullama tekniği kablosuz iletişim sistemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır; Wifi, uydu iletişim sistemleri ve hücresel ağlar.
Denizaltı Optik Kablo Örneğinde SDM
Denizaltı optik kablo uygulamasında uzay bölmeli çoğullama üç iletim sistemine bölünmüştür; tek çekirdekli fiber C-bant, tek çekirdekli fiber C+L-bant ve çok çekirdekli fiber C-bant iletimi. Üç iletim sisteminin ışık yolu şeması aşağıda gösterilmiştir.
Denizaltı optik kablo iletim sistemindeki tek çekirdekli fiber C bandı, sinyali iyileştirmek için yalnızca EDFA ekipmanıyla donatılmıştır. EDFA (Erbiyum Katkılı Fiber Amplifikatör), optik fiber çekirdeğinde bulunan erbiyum iyonları aracılığıyla optik amplifikatör olan bir tür OFA'dır. EDFA'nın bazı özellikleri vardır; düşük gürültü, yüksek kazanç ve polarizasyondan bağımsız. 1,55 μm (veya) 1,58 μm bant içindeki optik sinyalleri güçlendirir.
Tek çekirdekli C+L bant iletim sistemi, iki bant sinyalini uygun şekilde iyileştirmek için iki EDFA gerektirir. Çok çekirdekli fiber C-bant iletim sistemi çok karmaşıktır ve her fiber çekirdeğin genişletilmesini ve bunun sinyal amplifikatörüne girilmesini ve ardından amplifikatör sinyalindeki fanın çok çekirdekli fiber kabloya aktarılmasını gerektirir.
3 kanallı iletim sisteminin sinyal-gürültü oranı yaklaşık 9,5 dB olduğunda, tek çekirdekli fiber C+L bantlı iletim sistemi, maksimum optik kablo kapasiteli iletim elde etmek için 37 optik fiber çiftine ihtiyaç duyar.
Çok çekirdekli fiber C-bant iletim sistemi, en yüksek iletim kabiliyetine ulaşmak için 19 ila 20 çift fibere ihtiyaç duyar. Tek çekirdekli fiber C+L bant iletim sistemi, en yüksek kapasiteyi yaymak için yalnızca on üç fiber kablo çiftine ihtiyaç duyar; ancak en yüksek kapasitesi yalnızca tek çekirdekli C-bant fiber iletiminin %70'idir.
SDM teknolojisinde, her bir denizaltı optik kablosunun mesafesi, üç iletim sistemi tarafından gerekli voltajların hesaplanması için 60km olarak ayarlanmıştır. Tek çekirdekli C bandı ve C+L bandı, 15 kV maksimum voltaj aracılığıyla daha düşük voltajlara ihtiyaç duyar. Çok hatlı FOC iletim sistemleriyle karşılaştırıldığında voltajları daha düşüktür çünkü çok çekirdekli fiber iletim sistemleri, iletimi tamamlamak için ekstra amplifikatörlere ihtiyaç duyar.
Uzay bölmeli çoğullamanın üç iletim sisteminde, tek çekirdekli fiber C+L-bant ve çok çekirdekli C-bandın iletim yeteneği, tek çekirdekli fiber C-bant iletimiyle karşılaştırıldığında daha hafiftir. Tek çekirdekli fiber C-bant ve C+L-dalga sistemleri, çok çekirdekli sistemlerle benzer bir kapasiteye ulaşılabiliyorsa, çok çekirdekli sistemlere kıyasla daha düşük voltaj ve güç kullanımı kullanabilir.
Uzay Bölmeli Çoğullama Çalışması
Uzay Bölmeli Çoğullama (SDM), birden fazla bağımsız veri akışını aynı anda iletmek için uzamsal boyuttan yararlanarak çalışır. İşte nasıl çalıştığına dair basitleştirilmiş bir açıklama:
- Mekansal Ayırma : SDM, farklı veri akışları için iletim yollarının fiziksel olarak ayrılmasına dayanır. Bu ayırma, farklı optik fiberlerin, anten elemanlarının veya akustik yolların kullanılması gibi iletim ortamına bağlı olarak çeşitli teknikler kullanılarak gerçekleştirilebilir.
- Çoklu Kanallar : Uzamsal olarak ayrılmış her yol, ayrı bir iletişim kanalını temsil eder. Bu kanallar, bağımsız veri akışlarının birbirine müdahale etmeden eş zamanlı olarak iletilmesi için kullanılabilir.
- Veri Kodlama ve Modülasyon : İletimden önce, her kanala yönelik veriler, seçilen ortam üzerinden iletilmeye uygun formata dönüştürülmek üzere kodlama ve modülasyon tekniklerine tabi tutulur. Bu tipik olarak dijital verilerin belirli frekanslarda veya iletim ortamı için uygun diğer özelliklerde modüle edilmiş analog sinyallere dönüştürülmesini içerir.
- Eşzamanlı İletim : Veriler kodlandıktan ve modüle edildikten sonra, mekansal olarak ayrılmış kanallar üzerinden eş zamanlı olarak iletilir. Bu eşzamanlı iletim, artan veri verimine ve mevcut iletişim kaynaklarının verimli kullanımına olanak tanır.
- Alıcı Kod Çözme : Alıcı tarafta tüm mekansal kanallardan gelen sinyaller ayrı ayrı alınır ve işlenir. Orijinal veri akışlarını kurtarmak için her kanalın demodüle edilmesi ve kodu çözülmesi gerekir. Kanallar mekansal olarak ayrılmış olduğundan, aralarında minimum düzeyde etkileşim olur ve güvenilir veri kurtarmaya olanak tanır.
- Veri Akışlarının Entegrasyonu : Son olarak, tüm kanallardan kurtarılan veri akışları, iletilen orijinal verileri yeniden oluşturmak için entegre edilir. Bu entegrasyon süreci spesifik uygulamaya bağlıdır ve hata düzeltme, senkronizasyon ve veri toplama gibi görevleri içerebilir.
Genel olarak, uzay bölmeli çoğullama, uzaysal ayırmadan yararlanarak birden fazla bağımsız veri akışının eşzamanlı iletimini sağlar, böylece iletişim kapasitesini ve verimliliğini arttırır. Optik fiber ağlar, kablosuz iletişim, uydu iletişimi ve su altı akustik iletişimi dahil olmak üzere çeşitli iletişim sistemlerinde yaygın olarak kullanılır.
Uzay Bölmeli Çoğullama Örnekleri
SDM'nin ilk örneği hücresel iletişimdir çünkü bu iletişimde birbirine yakın olmayan hücrelerde yine eşit sayıda taşıyıcı frekanslar kullanılır.
- Fiber Optik İletişim : Fiber optik haberleşme sistemlerinde aynı fiber üzerinden birden fazla kanal aynı anda farklı uzaysal yollar kullanılarak iletilebilir. Her uzamsal yol, farklı bir dalga boyunu (Dalga Boyu Bölmeli Çoğullama - WDM) veya farklı bir polarizasyon durumunu (Polarizasyon Bölmeli Çoğullama - PDM) temsil edebilir. Bu, ek fiziksel fiber kablo döşemeye gerek kalmadan veri aktarım kapasitesinin artırılmasına olanak tanır.
- Çoklu Anten Sistemleri : Kablosuz iletişimde, çok girişli çok çıkışlı (MIMO) sistemler, spektral verimliliği artırmak için hem vericide hem de alıcıda birden fazla anten kullanır. Her anten çifti bir uzaysal kanal oluşturur ve veriler bu kanallar üzerinden eş zamanlı olarak iletilerek kablosuz bağlantının kapasitesi etkin bir şekilde artırılır.
- Uydu İletişimi : Uydu iletişim sistemleri, farklı frekans bantları veya uzaysal yollar kullanarak aynı anda birden fazla sinyali iletmek için sıklıkla SDM tekniklerini kullanır. Bu, uydu kaynaklarının daha verimli kullanılmasına ve yayın, internet hizmetleri ve uzaktan algılama gibi uygulamalar için artan veri çıkışına olanak tanır.
- Sualtı Akustik İletişim : Sualtı ortamlarında uzun mesafelere gidebilmeleri nedeniyle iletişim amacıyla akustik dalgalar kullanılır. SDM, mekansal olarak ayrılmış kanallar oluşturmak için birden fazla hidrofon ve verici kullanılarak kullanılabilir; bu, birden fazla veri akışının eşzamanlı iletilmesine olanak tanır ve genel iletişim kapasitesini artırır.
- Entegre Devre Ara Bağlantıları : Bilgisayar işlemcileri veya ağ ekipmanı gibi elektronik cihazlarda, bir çip üzerindeki birden fazla bileşeni veya çekirdeği birbirine bağlamak için uzay bölmeli çoğullama teknikleri uygulanabilir. Sinyallerin farklı fiziksel yollardan yönlendirilmesiyle veriler çeşitli işlem birimleri arasında eş zamanlı olarak iletilebilir, bu da genel sistem performansını ve verimi artırır.
Avantajlar dezavantajlar
uzay bölmeli çoğullamanın avantajları aşağıdakileri içerir.
- Bir SDM tekniği, optik fiberin birim kesitteki uzaysal yoğunluğunu artırır.
- Ortak bir kaplama içindeki mekansal iletim kanallarının sayısını artırır.
- SDM, FDM veya frekans bölmeli çoğullama ve TDM veya zaman bölmeli çoğullama .
- Mesajları belirli bir frekansın kullanımıyla iletir, böylece belirli bir kanal belirli bir frekans bandında bir süre kullanılabilir.
- Bu çoğullama tekniği, bir optik fiberin, birbirine müdahale etmeden çeşitli dalga boylarında gönderilen çeşitli sinyalleri iletmesine olanak tanır.
- SDM enerji verimliliğini artırır ve her parça için maliyetlerin önemli ölçüde azalmasına olanak tanır.
- SDM tekniği, FMF (birkaç modlu fiberler) ve çok çekirdekli fiberlerdeki ortogonal LP modları içindeki sinyalleri basitçe çoğaltarak her fiber için spektral verimliliği artırır.
- Geliştirme oldukça basittir ve hiçbir temel yeni optik bileşene gerek yoktur.
- Bant Genişliğinin En İyi Kullanımı.
- SDM içerisinde sabit frekans tekrar kullanılabilir.
- SDM saf optik kablolar içerisinde uygulanabilir.
- Optik kablolar nedeniyle verimi son derece yüksektir.
- Çeşitli çoğullama teknikleri ve fiber optik nedeniyle frekansın en iyi şekilde kullanılması.
uzay bölmeli çoğullamanın dezavantajları aşağıdakileri içerir.
- İletim kanallarının sayısının artması nedeniyle SDM'nin maliyeti hala önemli ölçüde artmaktadır.
- Çoğullama, yayınlanan çeşitli sinyalleri birleştirmek ve bölmek için karmaşık algoritmalar ve protokoller kullanır. Dolayısıyla bu, ağın zorluğunu artırır ve bakımını ve sorun gidermeyi daha da zorlaştırır.
- Çoğullama, yayınlanan sinyaller arasında parazite neden olur ve bu da iletilen verinin değerini bozabilir.
- Bu çoğullama tekniği, çoğullama prosedürü için belirli miktarda bant genişliğine ihtiyaç duyar ve bu, gerçek veri iletimi için mevcut bant genişliği miktarını azaltabilir.
- Bu çoğullamayı uygulamak ve sürdürmek, karmaşıklık ve gerekli özel ekipman nedeniyle pahalıdır.
- Bu çoğullama, iletilen verinin kaydedilmesini daha da zorlaştırır çünkü benzer bir kanal üzerinden birkaç sinyal gönderilmektedir.
- SDM'de bir çıkarım meydana gelebilir.
- SDM yüksek çıkarım kayıplarıyla karşı karşıyadır.
- SDM'de iki farklı yerde aynı frekans seti veya aynı TDM sinyali seti kullanılır
Uzay Bölmeli Çoğullama Uygulamaları
uzay bölmeli çoğullama uygulamaları aşağıdakileri içerir.
- Uzay bölmeli çoğullama karasal ağlarda iki farklı yöntemle kullanılmaktadır; Hem iletim hem de anahtarlama altyapıları (veya) yalnızca anahtarlama mimarisi içinde SDM uygulaması içinde düzenlenmiş SDM uyumlu bileşenler.
- MIMO kablosuz iletişimde uzay bölmeli çoğullama tekniği ve Fiber optik iletişim, uzayda ayrılmış bağımsız kanalları yayınlamak için kullanılır.
- SDM, iletişim bağlantısının değerini ve kapasitesini artırmak için vericinin ve alıcının her iki ucunda birden fazla anten kullanan Çoklu Giriş Çoklu Çıkış teknolojisi formunda hücresel ağlarda kullanılır.
- SDM, uzay bölmeli optik fiber çoğullamayı anlamaya yönelik bir yöntemi ifade eder.
- SDM tekniği, çok çekirdekli fiberlerde olduğu gibi birden fazla uzaysal kanalın kullanıldığı her yerde optik veri iletimi için kullanılır.
- Optik fiber iletimi için uzamsal bölme çoğullama tekniği, WDM'nin yetenek sınırının aşılmasına yardımcı olur.
- SDM GSM teknolojisinde kullanılmaktadır.
Böylece bu uzay bölmeli çoğullamaya genel bakış , çalışma, örnekler, avantajlar, dezavantajlar ve uygulamalar. SDM teknolojisi, OFC veya fiber optik iletişimin büyüme eğilimine uygundur. Bu çoğullama tekniği, OFC teknolojisinin büyük bir yeniliği ve geliştirilmiş yoludur. İşte size bir soru: Zaman bölmeli çoğullama veya TDM nedir?
