La multiplexación en redes informáticas y de telecomunicaciones es un tipo de técnica utilizada para combinar y transmitir numerosas señales de datos a través de un único medio. En el multiplexación método, multiplexor (MUX) el hardware desempeña un papel importante a la hora de lograr la multiplexación al fusionar 'n' líneas de entrada para generar una única línea de salida. Entonces, este método sigue principalmente el concepto de muchos a uno, que significa n líneas de entrada y una sola línea de salida. Existen diferentes tipos de técnicas de multiplexación como; FDM, TDM, MDL , SDM y OFDM. Este artículo proporciona información breve sobre uno de los tipos de técnicas de multiplexación como; Multiplexación por división espacial o SDM.

¿Qué es la multiplexación por división espacial (SDM)?

Una técnica de multiplexación dentro de una red inalámbrica. sistema de comunicación Se utiliza para mejorar la capacidad del sistema simplemente aprovechando la separación física de los usuarios y se conoce como multiplexación por división espacial o multiplexación por división espacial (SDM). En esta técnica de multiplexación, varios antenas Se utilizan en ambos extremos del transmisor y del receptor para crear canales de comunicación paralelos. Estos canales de comunicación son independientes entre sí, lo que permite que varios usuarios transmitan datos simultáneamente dentro de una banda de frecuencia similar salvo interferencias.

La capacidad del sistema de comunicación inalámbrica se puede mejorar simplemente incluyendo más antenas para formar canales más independientes. Esta técnica de multiplexación se utiliza comúnmente en sistemas de comunicación inalámbrica como; Wifi, sistemas de comunicación por satélite y redes celulares.

Ejemplo de SDM en cable óptico submarino

La multiplexación por división espacial en la aplicación de cables ópticos submarinos se divide en tres sistemas de transmisión; Transmisión de banda C de fibra de un solo núcleo, banda C+L de fibra de un solo núcleo y transmisión de banda C de fibra de múltiples núcleos. A continuación se muestra el diagrama de ruta de luz de los tres sistemas de transmisión.

Una banda C de fibra de un solo núcleo en un sistema de transmisión de cable óptico submarino está equipada únicamente con equipos EDFA para mejorar la señal. EDFA (amplificador de fibra dopada con erbio) es un tipo de OFA que es un amplificador óptico a través de iones de erbio incluidos en el núcleo de la fibra óptica. EDFA tiene algunas características como; Bajo nivel de ruido, alta ganancia y polarización independiente. Amplifica señales ópticas dentro de la banda de 1,55 μm (o) 1,58 μm.

SDM en cable óptico submarino

El sistema de transmisión de banda C+L de un solo núcleo requiere dos EDFA para mejorar las señales de dos bandas de manera correspondiente. El sistema de transmisión de banda C de fibra multinúcleo es muy complicado y requiere desplegar cada núcleo de fibra e ingresarlo al amplificador de señal, y luego ventilar la señal del amplificador en el cable de fibra multinúcleo.

Siempre que la relación señal-ruido del sistema de transmisión de 3 canales sea de aproximadamente 9,5 dB, entonces el sistema de transmisión de banda C+L de fibra de un solo núcleo necesita 37 pares de fibras ópticas para lograr la máxima capacidad de transmisión del cable óptico.

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El sistema de transmisión de banda C de fibra multinúcleo necesita de 19 a 20 pares de fibras para lograr la mayor capacidad de transmisión. El sistema de transmisión de banda C+L de fibra de un solo núcleo requiere sólo trece pares de cables de fibra para distribuir la mayor capacidad; sin embargo, su capacidad más alta es el 70% de la transmisión de fibra de banda C de un solo núcleo.

En la tecnología SDM, la distancia de cada cable óptico submarino se establece en 60 kilómetros para calcular los voltajes requeridos por los tres sistemas de transmisión. La banda C de un solo núcleo y la banda C+L necesitan voltajes más bajos hasta 15 kV de voltaje máximo. En comparación con los sistemas de transmisión FOC multilínea, sus voltajes son menores porque los sistemas de transmisión de fibra multinúcleo necesitan amplificadores adicionales para completar la transmisión.

En tres sistemas de transmisión de multiplexación por división espacial, la capacidad de transmisión de la banda C+L de fibra de un solo núcleo y la banda C de múltiples núcleos es menor en comparación con la transmisión de la banda C de fibra de un solo núcleo. Los sistemas de banda C de fibra de un solo núcleo y onda C+L pueden utilizar voltajes y utilización de energía más bajos en comparación con los sistemas de múltiples núcleos si se puede lograr una capacidad similar a través de múltiples núcleos.

Trabajo de multiplexación por división espacial

La multiplexación por división espacial (SDM) funciona explotando la dimensión espacial para transmitir múltiples flujos de datos independientes simultáneamente. Aquí hay una explicación simplificada de cómo funciona:

Separación espacial : SDM se basa en separar físicamente las rutas de transmisión para diferentes flujos de datos. Esta separación se puede lograr utilizando diversas técnicas dependiendo del medio de transmisión, como el uso de diferentes fibras ópticas, elementos de antena o caminos acústicos.
Múltiples canales : Cada ruta separada espacialmente representa un canal de comunicación distinto. Estos canales se pueden utilizar para transmitir flujos de datos independientes al mismo tiempo sin interferir entre sí.
Codificación y modulación de datos. : Antes de su transmisión, los datos destinados a cada canal se someten a técnicas de codificación y modulación para convertirlos a un formato adecuado para su transmisión a través del medio elegido. Normalmente, esto implica convertir datos digitales en señales analógicas moduladas en frecuencias específicas u otras propiedades adecuadas para el medio de transmisión.
Transmisión simultánea : Una vez que los datos se codifican y modulan, se transmiten simultáneamente a través de canales separados espacialmente. Esta transmisión simultánea permite un mayor rendimiento de datos y una utilización eficiente de los recursos de comunicación disponibles.
Decodificación del receptor : En el extremo receptor, las señales de todos los canales espaciales se reciben y procesan por separado. Cada canal se demodula y decodifica para recuperar los flujos de datos originales. Dado que los canales están separados espacialmente, existe una interferencia mínima entre ellos, lo que permite una recuperación de datos confiable.
Integración de flujos de datos : Finalmente, los flujos de datos recuperados de todos los canales se integran para reconstruir los datos transmitidos originales. Este proceso de integración depende de la aplicación específica y puede implicar tareas como corrección de errores, sincronización y agregación de datos.

En general, la multiplexación por división espacial permite la transmisión simultánea de múltiples flujos de datos independientes aprovechando la separación espacial, aumentando así la capacidad y la eficiencia de la comunicación. Se utiliza comúnmente en diversos sistemas de comunicación, incluidas redes de fibra óptica, comunicaciones inalámbricas, comunicaciones por satélite y comunicaciones acústicas submarinas.

Ejemplos de multiplexación por división espacial

El primer ejemplo de SDM es la comunicación celular porque en esta comunicación el conjunto igual de frecuencias portadoras se utiliza nuevamente dentro de células que no están cerca unas de otras.

Comunicación por fibra óptica : En los sistemas de comunicación de fibra óptica, se pueden transmitir múltiples canales simultáneamente a través de la misma fibra utilizando diferentes rutas espaciales. Cada ruta espacial puede representar una longitud de onda diferente (Multiplexación por división de longitud de onda – WDM) o un estado de polarización diferente (Multiplexación por división de polarización – PDM). Esto permite una mayor capacidad de transmisión de datos sin tener que tender cables de fibra físicos adicionales.
Múltiples sistemas de antena : En la comunicación inalámbrica, los sistemas de múltiples entradas y múltiples salidas (MIMO) utilizan múltiples antenas tanto en el transmisor como en el receptor para mejorar la eficiencia espectral. Cada par de antenas forma un canal espacial y los datos se transmiten a través de estos canales simultáneamente, lo que aumenta efectivamente la capacidad del enlace inalámbrico.
Comunicación por satélite : Los sistemas de comunicación por satélite suelen emplear técnicas SDM para transmitir múltiples señales simultáneamente utilizando diferentes bandas de frecuencia o rutas espaciales. Esto permite una utilización más eficiente de los recursos satelitales y un mayor rendimiento de datos para aplicaciones como radiodifusión, servicios de Internet y teledetección.
Comunicación acústica submarina : En ambientes submarinos, las ondas acústicas se utilizan para la comunicación debido a su capacidad de viajar largas distancias. SDM se puede emplear mediante el uso de múltiples hidrófonos y transmisores para crear canales separados espacialmente, lo que permite la transmisión simultánea de múltiples flujos de datos y aumenta la capacidad de comunicación general.
Interconexiones de circuitos integrados : Dentro de los dispositivos electrónicos, como procesadores de computadora o equipos de red, se pueden aplicar técnicas de multiplexación por división espacial para interconectar múltiples componentes o núcleos en un chip. Al enrutar señales a través de diferentes rutas físicas, los datos se pueden transmitir simultáneamente entre varias unidades de procesamiento, lo que mejora el rendimiento general del sistema.

Ventajas desventajas

El ventajas de la multiplexación por división espacial Incluya lo siguiente.

Una técnica SDM mejora la densidad espacial de la fibra óptica en la sección transversal unitaria.
Aumenta el número de canales de transmisión espacial dentro de un revestimiento común.
El SDM es una combinación de FDM o multiplexación por división de frecuencia y TDM o multiplexación por división de tiempo .
Transmite mensajes utilizando una frecuencia específica, por lo que un canal particular se puede utilizar en una banda de frecuencia particular durante algún tiempo.
Esta técnica de multiplexación simplemente permite que una fibra óptica transmita varias señales que se envían en varias longitudes de onda sin interferir entre sí.
SDM desarrolla la eficiencia energética y permite reducir significativamente los costes por cada bit.
La técnica SDM mejora la eficiencia espectral de cada fibra simplemente multiplexando las señales dentro de modos LP ortogonales en FMF (fibras de pocos modos) y fibras multinúcleo.
El desarrollo es bastante simple y no se necesitan nuevos componentes ópticos fundamentales.
Mejor uso del ancho de banda.
La frecuencia fija se puede utilizar nuevamente dentro de SDM.
SDM se puede implementar dentro de cables ópticos puros.
Su rendimiento es extremadamente alto debido a los cables ópticos.
Mejor uso de la frecuencia gracias a varias técnicas de multiplexación y fibra óptica.

El desventajas de la multiplexación por división espacial Incluya lo siguiente.

El costo de SDM sigue aumentando significativamente debido a la mejora en el número de canales de transmisión.
La multiplexación utiliza algoritmos y protocolos complejos para fusionar y dividir las distintas señales que se transmiten. Esto mejora la dificultad de la red y hace que sea más difícil de mantener y solucionar problemas.
La multiplexación provoca interferencias entre las señales que se transmiten, lo que puede corromper el valor de los datos transmitidos.
Esta técnica de multiplexación necesita una cierta cantidad de ancho de banda para el procedimiento de multiplexación, lo que puede disminuir la cantidad de ancho de banda disponible para la transmisión de datos reales.
Implementar y mantener esta multiplexación es costoso debido a la complejidad y al equipo especializado requerido.
Esta multiplexación hace que sea más difícil guardar los datos transmitidos porque se envían varias señales por un canal similar.
En SDM, puede ocurrir una inferencia.
SDM enfrenta altas pérdidas de inferencia.
En SDM, el mismo conjunto de frecuencias o el mismo conjunto de señales TDM se utilizan en dos lugares diferentes.

Aplicaciones de multiplexación por división espacial

El Aplicaciones de la multiplexación por división espacial. Incluya lo siguiente.

La multiplexación por división espacial se utiliza en redes terrestres mediante dos métodos diferentes; Componentes compatibles con SDM dispuestos dentro de infraestructuras de transmisión y conmutación (o) implementación de SDM solo dentro de la arquitectura de conmutación.
Técnica de multiplexación por división de espacio dentro de la comunicación inalámbrica MIMO y fibra óptica La comunicación se utiliza para transmitir canales independientes que están separados dentro del espacio.
SDM se utiliza en redes celulares en la forma de tecnología de múltiples entradas y múltiples salidas, que utiliza varias antenas en ambos extremos del transmisor y del receptor para mejorar el valor y la capacidad del enlace de comunicación.
SDM se refiere a un método para comprender la multiplexación de fibra óptica con división espacial.
La técnica SDM se utiliza para la transmisión de datos ópticos siempre que se utilicen múltiples canales espaciales, como en las fibras multinúcleo.
La técnica de multiplexación por división espacial para la transmisión de fibra óptica ayuda a superar el límite de capacidad de WDM.
SDM se utiliza en la tecnología GSM.

Así, esto es una descripción general de la multiplexación por división espacial , funcionamiento, ejemplos, ventajas, desventajas y aplicaciones. La tecnología SDM se ajusta a la tendencia de crecimiento de OFC o comunicación por fibra óptica. Esta técnica de multiplexación es una innovación importante y una forma desarrollada de la tecnología OFC. Aquí tienes una pregunta: ¿qué es la multiplexación por división de tiempo o TDM?