Виртуальные каналы и мультиплексирование

Наиболее простым способом разделения физического канала между несколькими ус­тройствами является мультиплексирование (рис. 4.13). Мультиплексирование прозрач­но для устройств, которые ничего не знают о деталях работы канала. Каждое устройство "видит" виртуальный канал — часть ресурса исходного физического канала.

Мультиплексирование осуществляется разделением ресурсов канала во времени или по частоте. При временном мультиплексированиикаждое устройство имеет доступ к каналу только в закрепленные за ним вре­менные интервалы — слоты (рис. 4.13. а). При частотном мультиплексированииполоса пропускания канала делится на диа­пазоны частот, каждый из которых закрепляется за одним виртуальным каналом (рис.4.13, б). При частотном мультиплексировании осуществляется модуляция несущей частоты, которая нахо­дится в середине выделенного диапазона. Временное и частотное мультиплексирование взаимно дополняют друг дру­га — при использовании временного мультиплексирования доступна вся ширина канала, но только некоторое вре­мя, а при частотном мультиплексировании устройству постоянно доступна часть полной полосы пропускания.

Оба типа мультиплексирования эквивалентны в практическом смысле, так как они требуют обработки данных на обоих концах канала. Однако временное имеет два пре­имущества перед частотным. Во-первых, вся обработка производится на цифровом уров­не, т. е. нет необходимости в установке и обслуживании высокочастотного оборудо­вания для модуляции и демодуляции сигналов несущей частоты. Во-вторых, временное мультиплексирование допускает управление распределением временных слотов между отдельными уст­ройствами — если устройство не передает данные, его свободные слоты можно пере­дать другому устройству.

Если все или часть устройств нуждаются в доступе к каналу достаточно случай­ным образом, то физический канал может обслужить больше устройств, чем число поддерживаемых им виртуальных каналов. Эта технология называется статистичес­ким мультиплексированием и используется, например, в оконеч­ных концентраторах — канал делится только между теми устройствами, которые нуждаются в нем в данный момент. С другой стороны, если число устройств, нужда­ющихся в канале в некоторый момент времени, превышает пропускную способность, часть из них должна ждать доступа к каналу.

Если передача данных по каналу осуществляется всегда в одном направлении, ре­жим передачи называется симплексным. Однако во многих случаях устрой­ства на концах канала должны осуществлять и прием, и передачу — поэтому требует­ся мультиплексирование. Если в каждый момент времени каналом пользуется только одно устройство, передача называется полудуплексной. Этот режим эквивалентен временному мультиплексированию, при этом устройства должны обмениваться управляю­щей информацией для того, чтобы согласовать момент начала передачи. При полном дуплексном режиме передача происходит одновременно в обоих направ­лениях. Режим полной дуплексной передачи осуществляется с помощью частотного мультиплексирования, при котором каждая сторона имеет свой выделенный частотный диапазон для передачи сообщений.