Статистическое мультиплексирование с временным разделением

Статистическое мультиплексирование — это тип совместного использования каналов связи, очень похожий на динамическое распределение полосы пропускания (DBA). При статистическом мультиплексировании канал связи делится на произвольное количество цифровых каналов с переменной скоростью передачи данных или потоков данных. Совместное использование каналов адаптировано к мгновенным требованиям трафика потоков данных, которые передаются по каждому каналу. Это альтернатива созданию фиксированного совместного использования канала, например, при обычном мультиплексировании с временным разделением каналов (TDM) и мультиплексировании с частотным разделением каналов (FDM). При правильном выполнении статистическое мультиплексирование может обеспечить улучшение использования канала, называемое выигрышем от статистического мультиплексирования .

Статистическое мультиплексирование облегчается посредством пакетного режима или пакетно-ориентированной связи, которая, среди прочего, используется в компьютерных сетях с коммутацией пакетов . Каждый поток делится на пакеты , которые обычно доставляются асинхронно в порядке очереди. Альтернативно, пакеты могут доставляться в соответствии с некоторой дисциплиной планирования для справедливой организации очереди или дифференцированного и/или гарантированного качества обслуживания.

Статистическое мультиплексирование аналогового канала, например беспроводного канала, также облегчается с помощью следующих схем:

• Многостанционный доступ с ортогональным частотным разделением и произвольным переключением частоты (RFH-OFDMA)
• Множественный доступ с кодовым разделением каналов (CDMA), при котором разным пользователям может быть назначено разное количество кодов расширения или коэффициентов расширения.

Статистическое мультиплексирование обычно подразумевает обслуживание «по требованию», а не обслуживание, при котором ресурсы предварительно распределяются для каждого потока данных. Схемы статистического мультиплексирования не контролируют передачу пользовательских данных.

Сравнение со статическим TDM

Статистическое мультиплексирование во временной области (связь в пакетном режиме) аналогично мультиплексированию с временным разделением (TDM), за исключением того, что вместо назначения потока данных одному и тому же повторяющемуся временному интервалу в каждом TDM каждому потоку данных назначаются временные интервалы (фиксированной длины). ) или кадры данных (переменной длины), которые часто планируются в случайном порядке и испытывают различную задержку (в то время как задержка фиксирована в TDM).

Статистическое мультиплексирование позволяет произвольно разделить полосу пропускания между переменным количеством каналов (в то время как количество каналов и скорость передачи данных в канале фиксированы в TDM).

Статистическое мультиплексирование гарантирует, что слоты не будут потрачены зря (тогда как TDM может тратить слоты зря). Пропускная способность канала будет использоваться только теми пользователями, у которых есть пакеты.

Статическая коммутация TDM и других каналов осуществляется на физическом уровне в модели OSI и модели TCP/IP , тогда как статистическое мультиплексирование осуществляется на уровне канала передачи данных и выше.

Идентификация канала

При статистическом мультиплексировании каждый пакет или кадр содержит идентификационный номер канала/потока данных или (в случае дейтаграммной связи) полную информацию об адресе назначения.

Использование

Примеры статистического мультиплексирования:

• Транспортный поток MPEG для передачи цифрового телевидения . Статистическое мультиплексирование используется для передачи нескольких потоков видео, аудио и данных с разными скоростями передачи данных по каналу с ограниченной полосой пропускания (см. Статистический мультиплексор ). Пакеты имеют постоянную длину. Номер канала обозначается идентификатором программы (PID).
• Протоколы UDP и TCP , в которых потоки данных от нескольких процессов приложения мультиплексируются вместе. Пакеты могут иметь различную длину. Номера портов представляют собой идентификационные номера каналов (а также информацию об адресе).
• Протоколы коммутации пакетов X.25 и Frame Relay , в которых пакеты имеют разную длину, а номер канала обозначается идентификатором виртуального соединения (VCI). Международная группа провайдеров X.25 , использующих X.25, набор протоколов в 1980-х и начале 1990-х годов в просторечии была известна как «сеть с коммутацией пакетов».
• Протокол с коммутацией пакетов в асинхронном режиме передачи , в котором пакеты имеют фиксированную длину. Идентификатор канала состоит из идентификатора виртуального соединения (VCI) и идентификатора виртуального пути (VPI).

Статистический мультиплексор

Например, в цифровом аудио- и видеовещании статистический мультиплексор представляет собой устройство агрегирования контента, которое позволяет вещательным компаниям предоставлять наибольшее количество аудио- или видеоуслуг для заданной полосы пропускания путем совместного использования пула фиксированной полосы пропускания между несколькими услугами или потоками с разными битрейтами. . Мультиплексор выделяет каждому сервису полосу пропускания, необходимую для его нужд в режиме реального времени, так что сервисы со сложными сценами получают большую пропускную способность, чем сервисы с менее сложными сценами. Этот метод разделения полосы пропускания обеспечивает наилучшее качество видео при минимально возможной совокупной полосе пропускания.

См. также

• Фрагментация данных
• Динамическое распределение полосы пропускания
• Динамический TDMA
• Пакет
• Коммутация пакетов

Внешние ссылки

• Пример статистического мультиплексирования (диаграмма реального мультиплекса DVB-T)