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TLC - Multiplazione a divisione di tempo
Multiplazione a divisione di tempo (Time Division Multiplexing, TDM)

La multiplazione a divisione di tempo sfrutta il fatto che il contenuto informativo di un segnale può essere trasmesso fedelmente anche solo rilevando, con frequenza opportuna, campioni discreti del segnale stesso (frequenza di campionamento di Nyquist/Shannon). La multiplazione di più canali su un unico mezzo trasmissivo è quindi ottenuta campionando sequenzialmente i segnali di ciascun canale e convogliando i campioni ottenuti su un'unica linea.

La TDM può essere di tipo analogico o di tipo digitale, a seconda della natura dei segnali multiplati e viene usata prevalentemente in telefonia, per convogliare più conversazioni telefoniche su un canale condiviso.

Multiplazione a divisione di tempo analogica

Nella TDM analogica i segnali da multiplare vengono campionati e quindi i campioni analogici vengono inviati in sequenza sul canale da un multiplexer. In ricezione i campioni appartenenti a ciascun segnale vengono separati da un demultiplexer.

Questa tecnica viene tipicamente utilizzata nella telefonia tradizionale (telefoni analogica) per convogliare più conversazioni telefoniche su un unico canale. Supponiamo per esempio di avere 5 segnali telefonici ognuno con banda lorda 4 kHz. Per campionare tali segnali in base al teorema di Nyquist-Shannon occorre una frequenza di campionamento di almeno 8 kHz (il doppio della banda del segnale) e dunque un periodo di campionamento TC = 1/fC = 1/8000 = 125 µs.

In questo caso il multiplexer può essere realizzato per mezzo di un commutatore elettronico il quale compie 8000 "giri completi" al secondo, in modo che ciascun canale di ingresso risulta collegato al canale di trasmissione ogni 125 µs. Questo è l'intervallo di tempo che separa due campioni successivi appartenenti alla stessa conversazione. Poiché vogliamo multiplare cinque segnali, ogni campione dovrà avere al massimo una durata di 125 µs/5 = 25 µs. In ricezione il demultiplexer è realizzato mediante un commutatore sincronizzato con quello di trasmissione. La figura seguente dovrebbe chiarire l'esempio:

Figura 2

Multiplazione a divisione di tempo digitale (PCM)

La tecnica TDM descritta precedentemente viene oggi utilizzata nella sua versione "digitale" e prende in questo caso il nome di Pulse Code Modulation (PCM). In questo caso i segnali degli N canali di ingresso, dopo essere stati campionati sequenzialmente ad intervalli regolari, vengono codificati in forma digitale ad n bit per mezzo di un convertitore analogico/digitale e convertiti in gruppi di impulsi per essere infine convogliati in un unico segnale PCM multicanale.

Nella figura seguente è illustrato un sistema di trasmissione TDM-PCM a 4 canali con i relativi segnali digitali e il segnale PCM multicanale risultante:

Nell'esempio in figura abbiamo considerato segnali telefonici con frequenza di campionamento fc = 8 kHz, periodo di campionamento Tc = 125 µs, codificati a 8 bit.

In generale se n è il numero di bit e fc è la frequenza di campionamento usata, la velocità di trasmissione di un singolo canale (detta anche frequenza di cifra canale fCC) sarà:

fCC = n x fc = 8 x 8 kHz = 64 kbit/s

Volendo multiplare N segnali con le caratteristiche precedenti, la velocità di trasmissione complessiva sul canale (detta anche frequenza di cifra di trama fCT) è data da:

fCT = N x fCC = N x n x fc = 4 x 8 x 8 kHz = 256 kbit/s

Riferendosi al sistema telefonico europeo, i canali multiplati sono generalmente N = 32, di cui 30 per la comunicazione vera e propria e 2 per i servizi di sincronizzazione e segnalazione. Pertanto gli intervalli di tempo assegnati a ogni canale hanno durata 125µs/32 = 3.9 µs. Poiché inoltre viene utilizzato un codice a 8 bit, il segnale PCM trasmesso ha una frequenza di 2048 kbit/s (comunemente si parla di 2 Mbit/s) ed in esso sono convogliati 32 segnali numerici a 64 kbit/s (32 x 64kbit/s = 2048 kbit/s).

 

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