© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.1 Computer Networks and Internets, 5e By Douglas E. Comer Lecture PowerPoints.

... konulu sunumlar: "© 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.1 Computer Networks and Internets, 5e By Douglas E. Comer Lecture PowerPoints."— Sunum transkripti:

1 © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.1 Computer Networks and Internets, 5e By Douglas E. Comer Lecture PowerPoints By Lami Kaya, LKaya@ieee.org

2 © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.2 Chapter 11 Multiplexing And Demultiplexing (Channelization)

3 © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.3 Topics Covered 11.1 Introduction 11.2 The Concept Of Multiplexing 11.3 The Basic Types Of Multiplexing 11.4 Frequency Division Multiplexing (FDM) 11.5 Using A Range Of Frequencies Per Channel 11.6 Hierarchical FDM 11.7 Wavelength Division Multiplexing (WDM) 11.8 Time Division Multiplexing (TDM) 11.9 Synchronous TDM 11.10 Framing Used In The Telephone System Version Of TDM 11.11 Hierarchical TDM 11.12 The Problem With Synchronous TDM: Unfilled Slots 11.13 Statistical TDM 11.14 Inverse Multiplexing 11.15 Code Division Multiplexing

4 © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.4 11.1 Introduction This chapter –continues the discussion of data communications by introducing multiplexing –describes the motivation –defines basic types of multiplexing that are used throughout computer networks and the Internet –explains how modulated carriers provide the basis for many multiplexing mechanisms

5 © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.5 11.2 The Concept Of Multiplexing Multiplexing to refer to the combination of information streams from multiple sources for transmission over a shared medium – Multiplexor is a mechanism that implements the concept Demultiplexing to refer to the separation of a combination back into separate information streams – Demultiplexor to refer to a mechanism that implements the concept Figure 11.1 illustrates the concept –each sender communicates with a single receiver –all pairs share a single transmission medium –multiplexor combines information from the senders for transmission in such a way that the demultiplexor can separate the information for receivers

6 © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.6 11.2 Multiplexing Konsepti Multiplexing bir sürü kaynaktan gelen bilgi streamlerinin birleştirilerek paylaşılan ortam üzerinden gönderilmesine denir. –Multiplexor bo konsepti uygulayan mekanizmaya verilen addır Demultiplexing’de bilgi sistemlerinden alınan streamlerin ayrıştırılmasına denir Demultiplexor bu konsepti uygulayan mekanizmaya denir Şekil 11.1 bu konsepti şekillendirir –Bütün göndericiler sadece bir alıcı ile iletişimde bulunurlar –Bütün çiftler tek bir iletim ortamını paylaşırlar –Multiplexor göndericelerin illettiklerinin birleştirirler ve demultiplexor alıcı tarafında bilgiyi ayrıştırırlar

7 © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.7 11.2 Multiplexing Konsepti

8 © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.8 11.3 The Basic Types Of Multiplexing There are four basic approaches to multiplexing that each have a set of variations and implementations –Frequency Division Multiplexing (FDM) –Wavelength Division Multiplexing (WDM) –Time Division Multiplexing (TDM) –Code Division Multiplexing (CDM) TDM and FDM are widely used WDM is a form of FDM used for optical fiber CDM is a mathematical approach used in cell phone mechanisms

9 © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.9 11.3 Multiplexing’in Basit Tipleri Dört basit ve temel yaklaşım vardır bu kümelerin herbirinin multiplexing’i gerçekleştirilmelerinde farklılıklar vardır –Frequency Division Multiplexing (FDM) –Wavelength Division Multiplexing (WDM) –Time Division Multiplexing (TDM) –Code Division Multiplexing (CDM) TDM ve FDM en fazla kullanılanlarıdır WDM, FDM’nin bir form’udur ve optik fiberlerde kullanılır CDM hücre telefon mekanizmalarında kullanılan matematiksel bir yaklaşımdır

10 © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.10 11.4 Frequency Division Multiplexing A set of radio stations can transmit electromagnetic signals simultaneously –without interference provided they each use a separate channel (i.e., carrier frequency) It is possible to send simultaneously multiple carrier waves over a single copper wire A demultiplexor applies a set of filters that each extract a small range of frequencies near one of the carrier frequencies Figure 11.2 illustrates the organization –A key idea is that the filters used in FDM only examine frequencies –If a sender/receiver pair are assigned a particular carrier frequency FDM mechanism will separate the frequency from others without otherwise modifying the signal

11 © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.11 11.4 Frekans Bölme Multiplexing Radyo istasyonları kümesi elektromanyetik sinyalleri eş zamanlı olarak iletirler –Her ayrı kanalın birbiriyle karışım sağlamayacak şekilde yapılır (mesela., carrier frequency) Çoklu carrier dalgalarını tek bir bakır kablo üzerinden eş zamanlı göndermek mümkündür Demultiplexor carrier frekanslarına yakın frekans aralığında açacak küçük bazı filtreler uygular Şekil 11.2 bu organizasyonu gösterir –FDM’de kullanılan filtrelerdeki asıl fikir frekansları incelemektir –Eğer gönderici/alıcı çifti özel carrier frekansa thsis edilmişse FDM mekanizması frekansı diğerlerinden ayrıştırır, ve ayrıştırırken diğer sinyalleri değiştirmez

12 © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.12 11.4 Frekans Bölme Multiplexing

13 © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.13 11.4 Frequency Division Multiplexing Advantage of FDM arises from the simultaneous use of a transmission medium by multiple pairs of entities We imagine FDM as providing each pair with a private transmission path –as if the pair had a separate physical transmission medium –Figure 11.3 illustrates the concept Practical FDM systems there are some limitations –If the frequencies of two channels are too close, interference can occur –Furthermore, demultiplexing hardware that receives a combined signal must be able to divide the signal into separate carriers –FCC in USA regulates stations to insure adequate spacing occurs between the carriers –Designers choosing a set of carrier frequencies with a gap between them known as a guard band Figures 11.4 & 11.5 show an example –that allocates 200 KHz to each of 6 channels with a guard band of 20 KHz between each

14 © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.14 11.4 Frekans Bölme Multiplexing FDM’nin avantajı iletim ortamının bir sürü varlık çifti tarafından eş zamanlı olarak kullanıldığı zaman artar FDM’nin her çift için özel iletim yolu için sağladığını hayal edin –Eğer her çift ayrı fiziksel iletim ortamı sahipse –Şekil 11.3 bu konsepti şekillendirir Pratik FDM sistemlerinde bazı kısıltlamalar vardır –Eğer iki kanalın frekansları birbirine çok yakın ise, karışım gerçekleşbilir –Bunun yanında, birleştirilen sinyalleri alandemultiplexing donanımı sinyalleri carrierlara bölebilmelidir –USA’daki FCC bu istasyonları düzenler ve carrierlar arasında yeterli derecede boşluk olduğuna emin olur –Tasarlayıcı carrier frekansları kümesini seçer ve bunlar arasında bilinen koruma band’ı bulunur Şekil 11.4 & 11.5 bunun örneğini gösterir –200 KHZ lik herbirin 6 kanaldan oluşan ve 20 KHzlik koruma bant’ı bulunduran tahsis

15 © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.15 11.4 Frequency Division Multiplexing

16 © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.16 11.4 Frequency Division Multiplexing

17 © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.17 11.5 Using A Range Of Frequencies Per Channel Why does the example allocate blocks of frequencies? Consider following characteristics of FDM: –Long-lived: FDM the idea of dividing the electromagnetic spectrum into channels arose in early experiments in radio –Widely used: FDM is used in broadcast radio and television, cable television, and the AMPS cellular telephone –Analog: FDM multiplexing and demultiplexing hardware accepts and delivers analog signals Even if a carrier has been modulated to contain digital information, FDM hardware treats the carrier as an analog wave –Versatile: Because it filters on ranges of frequency without examining other aspects of signals, FDM is versatile

18 © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.18 11.5 Kanal başına kullanılan Frekans Aralığının kullanımı Örnek neden frekans bloklarını tahsis etmiştir? Aşağıdaki FDM’nin karakteristitlerini dikkate alın: –Uzun Ömürlü: FDM fikri elektromanyetik spectrum’u kanallara bölüyor (Önceki radyo içerisindeki deneylerde olduğu gibi) –Genişçe Kullanılan: FDM radyo ve televizyonda, kablou televizyonda ve AMPS hüçerili telefonların yayınlarında kullanılıyor –Analog: FDM multiplexing ve demultiplexing donanımı analog sinyallerinin alımı ve iletimini kabul eder Eğer carrier dijital veri içeren modüle edilmişse, FDM donanımı analog dalgasındaki carrier gibi davranır –Versatile: Because it filters on ranges of frequency without examining other aspects of signals, FDM is versatile

19 © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.19 11.5 Using A Range Of Frequencies Per Channel The analog characteristic has the disadvantage of making FDM susceptible to noise and distortion Most FDM systems assign each sender and receiver pair a range of frequencies FDM has the ability to choose how the frequencies can be used There are two primary ways that systems use a range of frequencies –Increase the data rate –Increase immunity to interference To increase the overall data rate –a sender divides the frequency range of the channel into K carriers –and sends 1/K of the data over each carrier

20 © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.20 11.5 Kanal başına kullanılan Frekans Aralığının kullanımı Analog karakteristiği FDM’yi gürültü ve bozulmayla dezavantajlı bir şekle getiriyor FDM sistemlerinden çoğu her gönderici ve alıcı çiftine frekans aralığı tahsis eder FDM frekansların nasıl kullanılabileceğinin seçebilme özelliğine sahiptir Sistemlerin frekans aralıklarını kullanmaları için iki temel yol var. –Veri oranın artırılması –Karışıma karşı Bağışıklığın artırılması Toplam veri oranının artırılması –Gönderici kanalın frekans aralığını K carrier’ a böler –Ve 1/K her carrier üzerinden veri gönderilir

21 © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.21 11.5 Using A Range Of Frequencies Per Channel A sender can perform FDM within an allocated channel –Sometimes, the term subchannel allocation to refer to the subdivision To increase immunity to interference –a sender uses a technique known as spread spectrum Various forms are suggested, but basic idea is –divide the range of the channel into K carriers –transmit the same data over multiple channels –allow a receiver to use a copy of the data that arrives with fewest errors The scheme works well in cases where noise is likely to interfere with some frequencies at a given time

22 © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.22 11.5 Kanal başına kullanılan Frekans Aralığının kullanımı Gönderici almış olduğu kanallar içerisinde FDM’yi uygulayabilir –Bazen, subchannel atama terimi altbölümlere ayırma manasına gelir Karışıma karşı bağışıklığı arttırmak –Gönderici kullandığı teknik yayılma spectrum’u olarak bilinir Değişik formlar önerilerbilir, fakat asıl fikir –K carrier içerisindeki Kanal aralığına bölünür –Aynı veriyi çoklu kanallar üzerinden gönderir –Göndericinin az hata ile alınan veriyi kullanmasına izin verir The scheme works well in cases where noise is likely to interfere with some frequencies at a given time

23 © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.23 11.6 Hierarchical FDM Flexibility in FDM arises from the ability of hardware to shift frequencies If a set of incoming signals all use the frequency range between 0 and 4 KHz –multiplexing hardware can leave the first stage as is –map the second onto the range 4 KHz to 8 KHz –map the third onto the range 8 KHz to 12 KHz, and so on Hierarchy in FDM multiplexors is that each map their inputs to a larger, continuous band of frequencies Figure 11.6 illustrates the concept of hierarchical FDM

24 © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.24 11.6 Hiyerarşik FDM FDM’nin esnekliği donanımın frekans kaydırma yapabilmesi ile artıyor Eğer gelen sinyaller kümesindekiler bütün 0 ile 4 KHz frekans aralığını kullanabiliyorsa –Multiplexing donanımı ilk adımı bırakabilir –İkincisini 4 KHz ten 8 KHz’e eşleştirebilir –Üçüncüsünü 8 KHz ‘tan 12 KHz’e eşleştirebilir, ve bu böyle devam eder Hierarchy in FDM multiplexors is that each map their inputs to a larger, continuous band of frequencies ŞEkil 11.6 FDM deki bu hiyerarşiyi göstermektedir

25 © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.25 11.6 Hiyerarşik FDM

26 © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.26 11.7 Wavelength Division Multiplexing (WDM) WDM refers to the application of FDM to optical fiber –Some sources use the term Dense WDM (DWDM) to emphasize that many wavelengths of light can be employed The inputs and outputs of such multiplexing are wavelengths of light –denoted by the Greek letter λ, and informally called colors When white light passes through a prism –colors of the spectrum are spread out If a set of colored light beams are each directed into a prism at the correct angle –the prism will combine the beams to form a single beam of white light

27 © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.27 11.7 Wavelength Division Multiplexing (WDM) WDM FDM’nin optik fiberlerin üzerine uygulanmış haline denir –Bazı kaynaklar Dense WDM terimini kullanır buda ışığın birçok dalga uzunluğunu sağlayabileceğini vurgular Bu multiplexing’in girdi ve çıktıları ışığın dalga uzunluğudur –Yunan alfabesindeki λ ile temsil edilir, ve gayri resmi olarak renkler olarak adlandırılır Işık prizmadan geçtiği zaman –Specrumdaki Renkler ayrıştırılır Eğer renklendirilmiş ışık fotonları prizmanın içerisine doğru açı ile iletilirse –Prizma fotonları birleştirir ve tek bir beyaz ışık şekline birşeltirir

28 © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.28 11.7 Wavelength Division Multiplexing Prizmalar optik multiplexing ve demultiplexing’in bir şeklidir –Multiplexor değişik dalga boylarından fotonları alır ve prizmayı kullanarak tek bir foton şekline çevirir –Demultiplexor da prizmayı kullanarak dalga boylalarını ayrıştırır

29 © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.29 11.8 Time Division Multiplexing (TDM) TDM FDMden daha az kitleye hitap eder ve elektromanyetik enerjinin özel durumlarına bağlı kalmaz –Zaman’a göre multiplexing yapmak, maddeyi bir kaynaktan başka bir kaynağa göndermek manasına gelir, ve böyle devam eder Şekil 11.8 (Aşağıdaki) bu konsepti temsil eder

30 © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.30 11.9 Synchronous TDM TDM is a broad concept that appears in many forms –It is widely used throughout the Internet Figure 11.8 is a conceptual view, and the details may vary Figure shows items being sent in a round-robin fashion –Most TDMs work this way, but some other do not Figure shows a slight gap between items –Recall from Chapter 9 that no gap occurs between bits if a communication system uses synchronous transmission –When TDM is applied to synchronous networks, no gap occurs between items, the result is known as Synchronous TDM Figure 11.9 illustrates how synchronous TDM works for a system of four senders

31 © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.31 11.9 Senkron TDM TDM nin geniş konsepti birçok değişik halde görünüyor –Internet’te genişçe kullanılıyor Şekil 11.8 kavramsal bakış açısı gösteriliyor,ve detayları değişebiliyor Şekil parçaların round-robin mantığı ile gönderilmesini gösteriyor –Çoğu TDM’ler bu mantıkla çalışıyor, fakat bazıları değil Şekil parçalar arasında ufaz bir boşluk olduğunu gösteriyor –Chapter 9 hatırlayın, eğer sistem senkron iletişimi kullanıyorsa bitler arasında boşluk yoktu –Eğer TDM senkron ağlara uygulanıyorsa, parçalar arasında boşluk bırakılmaz, sonuç senkron TDM olarak bilininir Şekil 11.9 senkron TDM’nin nasıl çalıştığını gösterir (sistemde 4 gönderici varsa)

32 11.9 Senkron TDM © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.32

33 © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.33 11.10 Framing Used In The Telephone System Version Of TDM Telephone systems use synchronous TDM to multiplex digital streams from multiple phone calls –they use the acronym TDM to refer to the specific form of TDM used to multiplex digital telephone calls The phone system TDM include an interesting technique –to insure that a demultiplexor stays synchronized with the multiplexor Why synchronization is needed? –observe that a synchronous TDM sends one slot after another without any indication of the output to which a given slot occurs A demultiplexor cannot tell where a slot begins –a slight difference in the clocks used to time bits can cause a demultiplexor to misinterpret the bit stream

34 © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.34 11.10 TDM’nin Telefon sistemlerinde Kullanılan Versiyonu Yanlış yorumlamayı önlemek için, TDM’nin telefon sistemlerinde kullanılan versiyonu extra frame kanal girdileri içerir Bütün slotların hepsini almak yerine, framing her seferki stream2in içine tek bir bit yerleştirilir Demultiplexor framing kanal’ından veriyi çıkartır ve değişen 0 ve 1 bitlerini kontrol eder Eğer demiltiplexor hataya sebebiyet verir ve bit kaybına yol açarsa –Framing hata kontrolünü kontrol eder ve iletimin baştan başlamasına müsade eder Şekil 11.10 framing bitlerinin kullanımını şekillendirir

35 11.10 TDM’nin Telefon sistemlerinde Kullanılan Versiyonu © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.35

36 © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.36 11.11 Hierarchical TDM Like FDM, TDM can be arranged in a hierarchy The difference is that each successive stage of a TDM hierarchy uses N times the bit rate –In FDM, each successive stage uses N times the frequencies Additional framing bits are added to the data –means that the bit rate of each successive layer of hierarchy is slightly greater than the aggregate voice traffic Compare the example TDM hierarchy –in Figure 11.11 with the FDM example in Figure 11.6

37 © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.37 11.11 Hiyerarşik TDM FDM’deki gibi, TDM hiyerarşik düzenlenebilir The difference is that each successive stage of a TDM hierarchy uses N times the bit rate –FDM’de, her başarılı adım N kadar frekansları kullanır Framing2 e ek olarak bitler veriye eklenir –Buda şu manaya gelir, her başarılı hiyerarşik katmandaki bit oranı toplam ses trafiğinden biraz daha büyüktür TDM hiyerarşisindeki örnek ile kaşılaştırılması –Şekil 11.11 FDM ile birlikte Şekil 11.6 daki örnek

38 11.11 Hiyerarşik TDM © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.38

39 © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.39 11.12 The Problem With Synchronous TDM: Unfilled Slots Synchronous TDM works well if each source produces data at a uniform, fixed rate equal to 1/N of the capacity of the shared medium Many sources generate data in bursts, with idle time between bursts To understand why, consider the example in Figure 11.12 –sources on the left produce data items at random –the synchronous multiplexor leaves a slot unfilled if the corresponding source has not produced an item by the time the slot must be sent In practice, a slot cannot be empty because the underlying system must continue to transmit data –the slot is assigned a value (such as zero) –and an extra bit is set to indicate that the value is invalid

40 © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.40 11.12 Senkron TMDlerde ki problem: doldurulmamış slotlar Senkron TDM iyi çalışır eğer kaynak düzenli olarak veri üretirse, paylaşılan ortamın kapasitesi sabittir, oran 1/N e eşittir Birçok kaynak burst içerisinde veri üretir, boş zamanda burstler arasında Nedenini anlamak için, Şekil 11.12’yi ele alalım –Soldaki kaynak rastgele şekilde veri parçaları üzetir –Senkron multiplexor slotları doldurmadan bırakır Eğer ilgili kaynak ilgili zamanda parçaya sahip değilse, slot gönderilmek zorundadır Pratikte, slot boş olamaz çünkü alttaki sistem veri iletmeye devam eder –Slot’ abir değer atanır (mesela sıfır) –Ve extra bit değeri verillir ve buda değerin geçersiz olduğunu bildirir

41 11.12 Senkron TMDlerde ki problem: doldurulmamış slotlar © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.41

42 © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.42 11.13 Statistical TDM How can a multiplexing system make better use of a shared medium? One technique to increase the overall data rate is known as statistical TDM or statistical multiplexing –Some literature uses the term asynchronous TDM The technique is straightforward: –select items for transmission in a round-robin fashion –but instead of leaving a slot unfilled, skip any source that does not have data ready By eliminating unused slots –statistical TDM takes less time to send the same amount of data Figure 11.13 illustrates how a statistical TDM system sends the data from Figure 11.12 in only 8 slots instead of 12

43 © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.43 11.13 İstatistiksel TDM Multiplexing sistemini paylaşılan ortamda kullanımını nasıl iyileştirebiliriz? Bu tekniklerden bir tanesi, toplam veri oranını istatiksek TDM yada istatiksel multiplexing olarak bilinen tekniklerle artırarak –Literatürde bazen asenkron TDM olarak kullanır Teknik açıktır: –Gönderilecek Parçaları round-robin mantığı ile seç –Fakat slot’u boş bırakmanın yerine, verisi hazır olmayan kaynağı es geç Kullanılmayan slotları ortadan kaldırmak için –İstatiksel TDM aynı büyüklükte veriyi göndermek için daha az zaman alır Şekil 11.13 statisteksel TDM’nin nasıl veri gönderdiğini gösterir, Şekil 11.12 de sadece 8 slot gönderilmiştir 12’nin yerine

44 11.13 İstatistiksel TDM © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.44

45 © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.45 11.13 Statistical TDM statistical multiplexing incurs extra overhead Consider demultiplexing: –In a synchronous TDM system a demultiplexor knows that every N slot corresponds to a given receiver –In a statistical multiplexing system, the data in a given slot can correspond to any receiver. each slot must contain the identification of the receiver to which the data is being sent Later chapters discuss identification mechanisms –that are used with statistical multiplexing in packet switching networks and the Internet

46 © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.46 11.13 İstatistiksel TDM İstatistiksel multiplexing daha fazla overhead(ek yük)’e neden olur Demultiplexing’i düşünün: –Senkron TDM sisteminde demultiplexor her N slot’un verilen alıca ait olduğunu biliyor –İstatistiksel multiplexing sisteminde, verilen slot içerindeki veri alıcıya verilebilir Her slot alıcının bir açıklamasını/identification içermek zorundadır, böylelikle verinin hangi alıcıya ait olduğu anlaşılır Daha sonraki bölümlerde identification kemanizmasını tartışacağız –Paket switching ağları ve internette kullanılan istatiksel multiplexing kullanılan

47 © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.47 11.14 Inverse Multiplexing Assume a case where a connection between two points consists of multiple transmission media –but no single medium has a bit rate that is sufficient At the core of the Internet, for example, service providers need higher bit rates than are available To solve the problem, multiplexing is used in reverse: –spread a high-speed digital input over multiple lower-speed circuits for transmission and combine the results at the receiving end Figure 11.14 illustrates the concept

48 © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.48 11.14 Multiplexing Tersi İki nokta arasındaki bağlantı birçok iletim ortamı içerdiğini farzedin –Fakat tek bir ortam bit oranın yetersizdir Internitin temelinde, mesela, servis sağlayıcıları hali hazırdaki bit oranlarından daha fazlasına ihtiyaç duyarlar Bu problemi çözmek için, multiplexing tersten kullanılır: –Birçok yavaş-hızda devre üzerinden yüksek dijital girdi yayılımı yapılır, ve iletim alıcı tarafındaki sonra sonuçlandırılır Şekil 11.14 bu konsepti şekillendirir

49 11.14 Multiplexing Tersi © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.49

50 © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.50 11.14 Inverse Multiplexing An inverse multiplexor cannot be constructed by connecting the pieces of a conventional multiplexor backward –hardware must be designed so that the sender and receiver agree on how data arriving from the input will be distributed over the lower- speed connections –to insure that all data is delivered in the same order as it arrived the system must be engineered to handle cases where one or more of the lower-speed connections has longer latency than others Despite its complexity, inverse multiplexing is widely used in the Internet

51 © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.51 11.14 Multiplexing Tersi multiplexor tersi convansiyonel multiplexor parçaları birleştirilerek oluşturulamaz –Donanım alıcı ve göndericinin verinin nasıl düşük hızda gönderileceği konusunda anlaşmadan gönderilemez, donımın buna göre dizayn edilmesi gerekir –Bütün verinin aynı sırada gönderildiğini ve sistem tarafından alındığından emin olunmalıdır Sadece bir yada birden çok düşük-hızlı bağlantılar diğer bağlantılara göre daha fazla gecikye sahiptirler Karmaşıklığa rağmen, multiplexing tersi internette geniş bir şekilde kullanılmaktadır

52 © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.52 11.15 Code Division Multiplexing (CDM) CDM used in parts of the cellular telephone system and for some satellite communication –The specific version of CDM used in cell phones is known as Code Division Multi-Access (CDMA) CDM does not rely on physical properties –such as frequency or time CDM relies on an interesting mathematical idea: –values from orthogonal vector spaces can be combined and separated without interference Each sender is assigned a unique binary code C i –that is known as a chip sequence –chip sequences are selected to be orthogonal vectors –(i.e., the dot product of any two chip sequences is zero)

53 © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.53 11.15 Code Division Multiplexing (CDM) Hücresel telefon sisteminin bir bölümünde CDM kullanılır ve bazı uydu haberleşmelerinde –Spesifik CDM versiyonunda kullanılan hücre telefonları Code Division Multi-Access (CDMA) olarak bilinir CDM fiziksel özellikler belbağlamaz –Mesela frekans yada zamanı CDM enteresan matematiksel fikre dayanır: –Dikey vectörlerin değerleri karışıma maruz kalmadan birleştirilip ayrıştırılabilirler Her göndericiye benzeri olmayan bir iki kod verilir C i –Buda chip sequence olarak bilinir –chip sequence’leri ortogonal vectorleri oluşturacak şekilde seçilir –(Mesela her iki chip sequencelerin dot product’ı sıfır’a eşittir)

54 © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.54 11.15 Code Division Multiplexing At any point in time, each sender has a value to transmit, V i –The senders each multiply C i x V i and transmit the results The senders transmit at the same time –and the values are added together To extract value V i, a receiver multiplies the sum by C i Consider an example –to keep the example easy to understand, use a chip sequence that is only two bits long and data values that are four bits long –think of the chip sequence as a vector Figure 11.15 lists the values

55 © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.55 11.15 Code Division Multiplexing At any point in time, each sender has a value to transmit, V i –The senders each multiply C i x V i and transmit the results The senders transmit at the same time –and the values are added together To extract value V i, a receiver multiplies the sum by C i Consider an example –to keep the example easy to understand, use a chip sequence that is only two bits long and data values that are four bits long –think of the chip sequence as a vector Figure 11.15 lists the values

56 © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.56 11.15 Code Division Multiplexing Zaman içerisindeki bir noktada, her göndericinin göndereceği değer vardır, V i –Göndericilerin hepsi C i x V i değerlerini çarpar ve sonuçları gönderir Göndericiler aynı zamanda gönderir –Ve değerler birbirleriyle toplanır V i, değeri çıkartılıyor, ve alıcı C i toplamı ile çarpılır Şu örneği ele alalım –Örneği anlaşılması için örneği basit tutacağız, sadece iki bit uzunluğunun chip sequenclerini kullanır ve veri oranları 4 bitlik uzunluğundaki değere sahiptir –Chip sequencelerindeki sequenceleri düşünün Şeil 11.15 değerleri listeler

57 11.15 Code Division Multiplexing © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.57

58 © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.58 11.15 Code Division Multiplexing The first step consists of converting the binary values into vectors that use -1 to represent 0: If we think of the resulting values as a sequence of signal strengths to be transmitted at the same time –the resulting signal will be the sum of the two signals:

59 © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.59 11.15 Code Division Multiplexing İlk adım binary değerlerini vectorlere çevirimini içerir buda -1 den 0 a temsilidir: sonuç değerlerini düşünün, buda aynı zamanda gönderilen sinyal gücünün aynı olduğunu düşünürsek –Sonuç sinyali iki sinyalin toplamına eşit olacaktır:

60 © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.60 11.15 Code Division Multiplexing A receiver treats the sequence as a vector –computes the product of the vector and the chip sequence –Treats the result as a sequence, and converts the result to binary by interpreting positive values as binary 1 and negative values as 0 Thus, receiver number 1 computes: Interpreting the result as a sequence produces: (2 -2 2 -2) –which becomes the binary value: (1 0 1 0) –note that 1010 is the correct value of V 1 –receiver 2 will extract V 2 from the same transmission

61 © 2009 Pearson Education Inc., Upper Saddle River, NJ. All rights reserved.61 11.15 Code Division Multiplexing Alcı sequence vector’u gibi davranır –Vectorlerin çarpımını hesaplar ve chip sequenceleri –Sonuç sequence gibi davranır, ve sonucu binary’den pozitif değere çevirir (binary değeri 1’e negaatif değeri 0’a) Böylelikle,Alıcı sayısı 1 hesaplar: Sonuç olarak alına sequence sonucu (2 -2 2 -2) yorumlanıyorsa –Budan binary değerleri (1 0 1 0) yapar –V 1 in gerçek değeri 1010 olduğunu not edelim –Alıcı 2 değerini V 2 ’den çıkartacaktır aynı iletimde