Što je „Multiplex“ i čemu služi?

 

 

 

 

 

 

Što je „Multiplex“ i čemu služi?

Protok digitalnog signala, obradom od A/D (analogno-digitalnog) konvertera do transportnog oblika TS u MPEG-2 ili MPEG-4-10, normiran je u DVB-u kao serijski slijed paketa od 188 bajta, što je već detaljno opisano. Jedan program SDTV ima brzinu protoka, kako je već objašnjeno, od 1,5 (AVC) do 5 Mbps (MPEG-2). Serijski protok od istovremeno više programskih protoka oblikuje se multipleksiranjem u jedinstveni modulacijski protok. Ovisno o načinu modulacije on zahtjeva i različitu širinu frekvencijskog pojasa transpondera satelita, odnosno kanala u DVB-C i DVB-T sistemu.

Nekoliko istovremenskih protoka raznih programa niskih brzina, 1,5 do 5 Mbps, konvertira se u serijski protok većih brzina, ovisno o broju paralelnih protoka. Na primjer: 10 SDTV programa se konvertira u serijski protok od 55Mbps. Ova konverzija brzina sa spajanjem više protoka u jedan naziva se multipleksiranje, a sklop – „MULTIPLEX“ (skraćeno MUX).

Pojedini ulazni paralelni protoci na izlazu MUX-a vremenski slijede u paketima jedan za drugim pa se govori o vremenski multipleksiranom protoku – TDM (Time Division Multiplex), a mjeri se sa Mbps jedinicama.

U optici se radi o multipleksiranju raznih valnih duljina (laser na području 1500 nanometara valne duljine) u WDM (Wave lenght Division Multiplex) sklopu.

 

Na sl. 1 prikazan je sklop MUX-a za tri programa SDTV. Protok svakog pojedinog nadopunjuje se do konstantne brzine sa praznim bitima (stuffing biti).

Svaki protok za sebe ulazi naizmjence u stupanj za memoriranje sa taktom upisa T_U, a iščitava se sa većom brzinom, taktom T_IZ u intervalu dok je taktom T_P otvoren izlaz iz M1 ili M2 (RAM memorije) sinkroniziranim na interval T_U. Izlazni protok R_IZ Mbps ima brzinu ovisno o taktu iščitavanja. U memoriji M_IZ zadržavaju se sva tri protoka, a otipkavaju se radi dobivanja ukupnog R_IZ protoka od na pr. 55 Mbps. Ovaj pojednostavljeni prikaz može poslužiti samo informativno o sklopu MUX-a, koji je po obradi signala kompleksni sklop.

Na slici 2 je osnovna blok shema multipleksa i demultipleksa WDM-a i (De)WDM-a za četiri laserska signala λ₁ λ₂ λ₃ λ₄ valnih duljina, pojasa 1 do 2 nm.

Na shemama su naznačene valne duljine u :

nm (nanometrima) ili mikrometrima:

1nm = 1^{-9 m ili}

1nm = 1^-3 µm (mikrona)

1A° (Angstrem) = 10^{-10 m}

Odnos duljine vala i frekvencije je :

λ =c/f   ili   f = 3 · 10⁸ m

λ (m)

na pr.:

za 1,543 µm izlazi:

f =     3×10⁸                 = 1,944 x 10¹⁴ Hz   = 1,944 x 10⁵ GHz  

1,543 x 10^-6

 

 

za 1,529µm

f =     3×10⁸              =    1,962 x 10⁵ GHz  

1,528 x 10^-6

 

U pojasu 1,529µm do 1,543 µm može se na primjer smjestiti 15 kanala sa razmakom po 1nm

 

Na slici 3 prikazana je blok shema veze u dupleksu u pojasu 1310nm do 1550nm sa multipleksiranjem (WDM). Primjer je to prijenosa digitalne telefonije visokih bitrata. Visoka izolacija u WDM sklopu različitih protoka optičkih valnih duljina u oba smjera garantira male gubitke.

Za propust protoka u mrežama kablovske TV primjenjuju se multipleksori i demultipleksori većeg kapaciteta sa širinom kanala oko 20nm DWDM (Dense WDM)

Ovi sklopovi MUX-a multipleksiraju laserske signale, što zahtjeva drugačiju konstrukciju od one na slici 1, kada se multipleksiraju protoci bita (±3V na pr.)

Na slici 4 prikazan je prijenos 8×4=32 kanala u području od 1310nm do 1550nm (na primjer). Osam nekomprimiranih TV kanala sa protokom 124 Mbps (format 4:2:0 SDTV) najprije se multipleksira do područja 622 Mbps. U konverterima Mbps → laserska modulacija dobiva se osam različitih valnih duljina. Osam laserskih zraka multipleksira se u sklopu WDM u protok laserskog signala koji se prenosi nitima optičkog kabela (fiber). Na prijemnoj stanici demultipleksiranjem se odvajaju signali pojedinih valnih duljina. Na prijemnoj strani se vrši obrnuti postupak u DeWDM-u do razine V/A i teleteksta protoka 1,5 Mbps do 5Mbps.

 

 

Na slici 5 prikazan je princip izdvajanja četiri pojedine valne dužine iz MUX protoka koji ulazi u sklop iz jedne niti kabela. Na rešetki se refleksijom na fotodiode usmjeravaju zrake pojedinih valnih duljina. Nagibom rešetke podešavaju se selektiranja valnih duljina. Pojednostavljeno prikazana konstrukcija je u stvari „Mach-Zehnder“ interferometar MZI, sa razdvajanjem po pojedinim razlikama faza vala. Konstrukcija služi kao WDM i DWDM demultiplekser u prijemniku, a u WDM (i DWDM) 16-kanalnom sklopu ima 15 interferometara.

 

Na slici 6 je konstrukcija spektrografa za četiri valne duljine. Na staklenom substratu nalazi se rešetka na temelju Si O₂/Si tehnologije sa četiri fotodiode na izlazu. To su GaAs PIN ili InGaAs PIN fotodiode.

Za izvor svjetla navode se LED i VCSEL, FP, DFB laseri (prema podacima „Optocona“). ( FP-Fabry-Perot laser, DFB distributed-feadbeck laser)

Najprije su svjetlovodi služili za prijenos podataka signalom sa jednom valnom duljinom, među kojima i telefonskih veza. Prvi pokusi sa WDM tehnologijom, početkom devedesetih prošlog stoljeća uspješno su otvorili put višestrukom iskorištavanju fibera za dupleksne veze. U vijestima iz tog vremena navodi se da je taj revolucionarni korak značio za „optiku“ isto što i prijelaz od C/B na kolor fotografiju.

Primopredajnik za izlazne brzine prijenosa u standardnim pojasevima 155Mbps, 622 Mbps, 1,25 Gbps, 2,5 Gbps izvodi se kao kompaktna jedinica sa dupleks sučeljem. Za izvor laserskog svjetla (CWDM-DFB) navode se područja:

1310/1330/1350/1370/1390/1410/1430/1450/1470/1490/1510/1550/1570/1590/1610/ nanometara.

FTTH (Fiber to the home) program omogućava vezu na optički kabel, što je prikazano na slici 7.

Karakteristični podaci:

• prijenos podataka 10/100 Mbps
• Vo IP – glas preko IP-a, faks preko IP-a
• Priključak settop box-a za TV
• Različite kombinacije za LAN sučelja

Najjednostavnija veza fiberom od jedne kamere do monitora TV nadzora prikazana je na slici 8. Konverter je modulator laserske zrake signalom FBAS (PAL ili NTSC) širine pojasa 10 MHZ, amplitude 1Vp-p, koaksijalom do konvertera. Na prijemnoj strani konverterom se vraća FBAS signal.