الإرسال المتعدد بالتقسيم الزمني - TDM

يتمثل التطبيق الرئيسي لـتعدد الإرسال بالتقسيم الزمني (TDM) في إرسال أو استقبال بيانات وإشارات مختلفة باستخدام خط إرسال واحد مشترك، يستخدم (TDM) لنقل واستقبال كمية هائلة من البيانات المستقلة عبر خط واحد.

التقسيم الزمني المتعدد – TDM:

التقسيم الزمني المتعدد (Time Division Multiplexing): هو نوع من طرق إرسال الإشارة عبر قناة اتصال معين مع فصل حافة الوقت إلى فترات زمنية ويتم باستخدام مثل فتحة واحدة لكل إشارة رسالة، يحدث هذا عندما يكون معدل نقل البيانات للوسائط أكبر من معدل نقل البيانات للمصدر، ويتم تخصيص فترة زمنية محددة لكل إشارة، وتُعد هذه الفتحات صغيرة جداً بحيث تبدو جميع عمليات النقل متوازية، في تعدد الإرسال بتقسيم التردد تعمل جميع الإشارات في نفس الوقت بترددات مختلفة ولكن في تعدد الإرسال بتقسيم الوقت تعمل جميع الإشارات بنفس التردد في أوقات مختلفة.

يُعتبر (TDM) مفيداً بشكل أساسي للإشارات التماثلية والرقمية، حيث يتم مضاعفة عدة قنوات ذات سرعة منخفضة إلى قنوات عالية السرعة تُستخدم للإرسال، واعتماداً على الوقت سيتم تعيين كل قناة منخفضة السرعة إلى موضع محدد أينما تعمل في وضع التزامن وتتم مزامنة طرفي (MUX وDEMUX) في الوقت المناسب وفي نفس الوقت يتجهان نحو القناة التالية.
يتم إدخال بتات تزامن الإطار لتحديد البداية والإيقاف للإطار، نمط بتات التزامن فريد ويستخدم للمزامنة ويفصل (TDM) في جانب الاستقبال الإشارة المركبة الواردة إلى تدفقات متوازية، وتتم مزامنة مضاعف الإرسال بواسطة ساعة مشتركة لاستقبال البيانات وفقاً لتسلسل الإرسال.

أنواع التقسيم الزمني المتعدد – TDM:

1. التقسيم الزمني المتعدد المتزامن – Synchronous TDM:

يُعتبر (TDM) المتزامن مفيداً جداً في كل من الإشارات التماثلية والرقمية، وفي هذا النوع يرتبط اتصال الإدخال بإطار فإذا كانت هناك اتصالات (n) في الإطار، فسيتم فصل الإطار إلى فواصل زمنية (n) لكل وحدة حيث يتم تخصيص كل فتحة لكل سطر إدخال، في أخذ عينات (TDM) المتزامن تكون السرعة متشابهة لكل إشارة كما أنّ أخذ العينات يحتاج إلى إشارة على مدار الساعة (CLK) في طرفي المرسل والمستقبل، في هذا النوع من (TDM) يخصص معدد الإرسال الفتحة المماثلة لكل جهاز في كل مرة.

2. التقسيم الزمني المتعدد الغير متزامن – Asynchronous TDM:

في (TDM) غير المتزامن بالنسبة للإشارات المختلفة يختلف معدل أخذ العينات أيضاً ولا يحتاج إلى ساعة عامة (CLK)، فإذا لم يكن لدى الجهاز أي شيء للإرسال فسيتم تخصيص الفاصل الزمني لجهاز جديد وعرض النطاق الترددي منخفض لهذا النوع من تعدد الإرسال وهو قابل للتطبيق على شبكة نموذج الإرسال غير المتزامن.

3. Interleaving TDM:

يمكن تخيل (TDM) كمفتاحين سريع الدوران على سطح البث المتعدد وإلغاء الإرسال المتعدد، يمكن تدوير هذه المفاتيح ومزامنتها في اتجاهات عكسية وبمجرد تحرير المفتاح على سطح معدد الإرسال قبل الاتصال، يكون لديه فرصة لإرسال وحدة إلى أسفل الممر وبالمثل بمجرد تحرير المحول على سطح جهاز إزالة الإرسال قبل الاتصال، تكون هناك فرصة لاستقبال وحدة من الممر وهذا الإجراء يسمى التشذير.

4. التقسيم الزمني المتعدد الإحصائي – Statistical TDM:

يمكن تطبيق (TDM) الإحصائي لنقل أنواع مختلفة من البيانات في وقت واحد عبر كابل واحد ويستخدم هذا بشكل متكرر لمعالجة البيانات التي يتم إرسالها عبر الشبكة مثل (LAN أو WAN) ويمكن نقل البيانات من أجهزة الإدخال المتصلة بشبكات مثل أجهزة الكمبيوتر وأجهزة الفاكس والطابعات، كما يمكن استخدام (TDM) الإحصائي في إعدادات لوحات مفاتيح الهاتف للتحكم في المكالمات ويمكن مقارنة هذا النوع من تعدد الإرسال بتوزيع عرض النطاق الديناميكي ويتم فصل قناة الاتصال إلى رقم تدفق بيانات عشوائي.

مزايا – TDM:

1. الأجهزة المطلوبة لـ(TDM) قليلة جداً.
   
2. دارات (TDM) ليست معقدة جداً من الأنظمة الأخرى مثل تعدد الإرسال بتقسيم التردد (FDM).
   
3. في نظام (TDM) يمكن استخدام عرض النطاق الكامل للقناة.
   
4. (TDM) لديه تنسيق ديناميكي.
   
5. يوفر (TDM) إنتاجية كبيرة.
   
6. إنّ (TDM) تُستخدم بشكل أساسي للإشارات الرقمية ولكن يمكن استخدامها أيضاً للإشارات التماثلية.
   
7. يوفر (TDM) كفاءة عالية.
   
8. لا يحتاج نظام (TDM) إلى أي موجة حاملة أو إشارة حاملة.
   
9. لا يوجد تشويه بيني.
   

عيوب – TDM:

1. يحتاج (TDM) إلى التزامن.
   
2. من العيوب الملحوظة لـ(TDM) أنّه يوفر زمن انتقال أقل.
   
3. في نظام مضاعفة تقسيم الوقت هناك حاجة إلى معلومات العنوان والمخزن المؤقت.
   

تطبيقات – TDM:

• يستخدم (TDM) في نظام خلط الصوت الرقمي.
  
• يستخدم (TDM) في نظام نقل تعديل رمز النبض (PCM).
  
• في نظام نقل البيانات الضوئية أو اتصالات الألياف الضوئية يتم استخدام مضاعفة تقسيم الوقت في الغالب.
  
• يُستخدم تعدد الإرسال بالتقسيم الزمني في الشبكات الضوئية المتزامنة (SONET).
  
• يستخدم تعدد الإرسال بالتقسيم الزمني في نظام الهاتف الأرضي مثل نظام التشوير (7 أو SS7) وهنا يمكن مضاعفة وفك تعدد ما يصل إلى 24 مكالمة هاتفية منفصلة أو حفظ الهاتف.
  
• في نظام الاتصال ثنائي الاتجاه، يتم استخدام (TDM).
  
• يستخدم تعدد الإرسال بالتقسيم الزمني في الشبكة الرقمية للخدمات المتكاملة أو نظام هاتف (ISDN).
  
• تستخدم (TDM) أيضاً في شبكة الهاتف العامة أو نظام (PSTN).
  
• يستخدم (TDM) في التسلسل الهرمي الرقمي المتزامن (SDH).
  
• يستخدم (TDM) في النظام العالمي لتكنولوجيا الاتصالات المتنقلة (GSM).
  
• يستخدم (TDM) في نظام (Satellite Access).
  
• يستخدم في الراديو الخلوي.
  

أمثلة على استخدام تقنية التقسيم الزمني المتعدد:

• نظام الاتصالات الخلوية GSM:
  
  • يتم الجمع بين كل 8 مكالمات هاتفية باستخدام (TDMA) في قناة واحدة (200 كيلو هرتز).
    
  • يتم تعدد إرسال قنوات (200 كيلو هيرتز) باستخدام (FDMA).
    
• البث التلفزيوني الرقمي الأنظمة (ATSC وDVB):
  
  
  • في أي مكان ما بين (6 و12) محطة تلفزيونية يتم المضاعفة في قناة واحدة (6 ميجا هرتز أو 8 ميجا هرتز) باستخدام (TDM).
    

تستخدم معظم أنظمة الاتصالات الحديثة شكلاً من أشكال (TDM) للإرسال عبر طرق المسافات الطويلة، يمكن إرسال الإشارة متعددة الإرسال مباشرة عبر أنظمة الكابلات أو يمكن تشكيلها على إشارة حاملة للإرسال عبر لموجات اللاسلكية، تتضمن أمثلة هذه الأنظمة ناقلات أمريكا الشمالية (T) وكذلك أنظمة الموجات الدقيقة الرقمية من نقطة إلى نقطة ففي أنظمة (T1) التي تم تقديمها في عام 1962م، يتم مضاعفة 24 إشارة نطاق صوتي أو المكافئ الرقمي بتقسيم الوقت معاً، إشارة النطاق الصوتي عبارة عن تدفق بيانات بسرعة (64 كيلوبت في الثانية) ويتكون من رموز (8 بت) يتم إرسالها بمعدل (8000 رمز في الثانية).

تتضمن عملية (TDM 24) فاصل زمني 8 بتات معاً أي جنباً إلى جنب مع تزامن سلسلة واحدة من البتات، ولتشكيل سلسلة من (193 بت) يتم تشكيل إطارات (193 بت بمعدل 8000 إطار في الثانية)، ممّا ينتج عنه معدل بيانات إجمالي يبلغ (1.544 ميغا بت في الثانية) للإرسال عبر أنظمة الموجات الحاملة الأكثر حداثة، غالباً ما يتم مضاعفة إشارات (T1) لتشكيل إشارات ذات معدل بيانات أعلى مرة أخرى باستخدام مخطط هرمي.