ٹائم ڈویژن ملٹی پلیکسنگ: بلاک ڈایاگرام، ورکنگ، فرق اور اس کی ایپلی کیشنز

ایک میڈیم وقت میں کسی بھی سیکنڈ میں صرف ایک سگنل لے جا سکتا ہے۔ ایک میڈیم کو منتقل کرنے کے لیے متعدد سگنلز کو منتقل کرنے کے لیے، ہر سگنل کو پوری بینڈوڈتھ کا ایک حصہ فراہم کر کے میڈیم کو الگ کرنا پڑتا ہے۔ ملٹی پلیکسنگ تکنیک کا استعمال کرکے یہ ممکن ہوسکتا ہے۔ ملٹی پلیکسنگ ایک مشترکہ میڈیم کا استعمال کرتے ہوئے ایک ہی سگنل میں مختلف سگنلز کو یکجا کرنے کے لیے ایک تکنیک کا استعمال کیا جاتا ہے۔ TDM، FDM، CDMA اور WDM جیسی ملٹی پلیکسنگ تکنیک کی مختلف اقسام ہیں جو ڈیٹا ٹرانسمیشن سسٹم میں استعمال ہوتی ہیں۔ اس مضمون میں ملٹی پلیکسنگ تکنیک کی اقسام میں سے ایک کا جائزہ لیا گیا ہے۔ ٹائم ڈویژن ملٹی پلیکسنگ جسے TDM بھی کہا جاتا ہے۔

ٹائم ڈویژن ملٹی پلیکسنگ کیا ہے؟

ٹائم ڈویژن ملٹی پلیکسنگ یا TDM تعریف ہے؛ ایک ملٹی پلیکسنگ تکنیک جو ایک عام چینل کے اوپر دو یا اس سے اوپر کے سٹریمنگ ڈیجیٹل سگنلز کو منتقل کرنے کے لیے استعمال ہوتی ہے۔ اس قسم کی ملٹی پلیکسنگ تکنیک میں، آنے والے سگنلز کو مساوی مقررہ لمبائی کے سلاٹ میں الگ کیا جاتا ہے۔ ایک بار ملٹی پلیکسنگ ہو جانے کے بعد، یہ سگنلز ایک مشترکہ میڈیم پر بھیجے جاتے ہیں اور ڈی ملٹی پلیکسنگ کے بعد، انہیں ان کی اصل شکل میں دوبارہ جوڑ دیا جاتا ہے۔

ٹائم ڈویژن ملٹی پلیکسنگ کا بلاک ڈایاگرام

ٹائم ڈویژن ملٹی پلیکسنگ بلاک ڈایاگرام ذیل میں دکھایا گیا ہے جو ٹرانسمیٹر اور ریسیور کے دونوں حصوں کو استعمال کرتا ہے۔ ڈیٹا ٹرانسمیشن کے لیے، ملٹی پلیکسنگ تکنیک جو پورے چینل کو مؤثر طریقے سے استعمال کرتی ہے اسے بعض اوقات PAM/TDM کہا جاتا ہے کیونکہ؛ ایک TDM سسٹم PAM کا استعمال کرتا ہے۔ لہذا اس ماڈیولیشن تکنیک میں، ہر نبض چینل کے زیادہ سے زیادہ استعمال کی اجازت دے کر کچھ مختصر وقت رکھتی ہے۔

مندرجہ بالا TDM بلاک ڈایاگرام میں، نمبر کی بنیاد پر سسٹم کے شروع میں LPFs کی تعداد ہے۔ ڈیٹا ان پٹ کی. بنیادی طور پر، یہ کم پاس فلٹرز اینٹی ایلائزنگ فلٹرز ہیں جو ڈیٹا i/p سگنل کی ایلائسنگ کو ہٹاتے ہیں۔ اس کے بعد، ایل پی ایف کا آؤٹ پٹ کمیوٹر کو دیا جاتا ہے۔ کمیوٹیٹر کی گردش کے مطابق، ڈیٹا ان پٹ کے نمونے اس کے ذریعے جمع کیے جاتے ہیں۔ یہاں، کمیوٹیٹر کے انقلاب کی شرح 'fs' ہے اس لیے یہ سسٹم کے نمونے لینے کی فریکوئنسی کو ظاہر کرتا ہے۔

فرض کریں کہ ہمارے پاس 'n' ڈیٹا ان پٹ ہیں، اور پھر ایک کے بعد ایک انقلاب کے مطابق، یہ ڈیٹا ان پٹ ملٹی پلیکس ہو جائیں گے اور عام چینل کے اوپر منتقل ہو جائیں گے۔ سسٹم کے وصول کنندہ کے آخر میں، ایک ڈیکومیوٹیٹر استعمال کیا جاتا ہے جو کمیوٹیٹر کے ذریعے منتقلی کے اختتام پر ہم آہنگ ہوتا ہے۔ تو یہ ڈی-کمیوٹیٹر l وصول کرنے والے اختتام پر ٹائم ڈویژن ملٹی پلیکس سگنل کو تقسیم کرتا ہے۔

مندرجہ بالا نظام میں، کمیوٹیٹر اور ڈی-کمیوٹیٹر کی گھومنے کی رفتار یکساں ہونی چاہیے تاکہ رسیور کے آخر میں سگنل کی درست ڈیملٹی پلیکسنگ ہو۔ decommutator کے ذریعے کئے گئے انقلاب کی بنیاد پر، نمونے جمع کیے جاتے ہیں۔ ایل پی ایف اور وصول کنندہ پر اصل ڈیٹا ان پٹ بازیافت ہو جاتا ہے۔

پھر سگنل کی زیادہ سے زیادہ فریکوئنسی 'fm' اور نمونے لینے کی فریکوئنسی 'fs' ہونے دیں۔

fs ≥ 2fm

لہذا، کامیاب نمونوں کے درمیان وقت کی مدت اس طرح دی گئی ہے،

Ts = 1/fs

اگر ہم غور کریں کہ 'N' ان پٹ چینلز ہیں، تو پھر 'N' نمونوں میں سے ہر ایک سے ایک ہی نمونہ اکٹھا کیا جاتا ہے۔ لہذا، ہر وقفہ ہمیں 'N' نمونے دے گا اور دونوں کے درمیان وقفہ کو Ts/N لکھا جا سکتا ہے۔

ہم جانتے ہیں کہ بنیادی طور پر نبض کی فریکوئنسی ہر سیکنڈ کے لیے نبضوں کی تعداد ہے جو بطور دی گئی ہے۔
نبض کی تعدد = 1/دو نمونوں کے درمیان فاصلہ

= 1/Ts/N =.N/Ts

ہم جانتے ہیں کہ Ts = 1/fs، مندرجہ بالا مساوات اس طرح بن جائے گی؛

= N/1/fs = Nfs۔

ٹائم ڈویژن ملٹی پلیکسنگ سگنل کے لیے، ہر سیکنڈ کے لیے نبض سگنلنگ کی شرح ہے جسے 'r' سے ظاہر کیا جاتا ہے۔ تو،

r = Nfs

ٹائم ڈویژن ملٹی پلیکسنگ کیسے کام کرتی ہے؟

ٹائم ڈویژن ملٹی پلیکسنگ کا طریقہ سگنل کو مختلف حصوں میں تقسیم کر کے ایک سگنل کے اندر کئی ڈیٹا اسٹریمز ڈال کر کام کرتا ہے، جہاں ہر طبقہ کی مدت بہت کم ہوتی ہے۔ موصول ہونے والے اختتام پر ہر انفرادی ڈیٹا سٹریم کو وقت کے لحاظ سے دوبارہ جمع کیا جاتا ہے۔

مندرجہ ذیل ٹی ڈی ایم ڈایاگرام میں، جب تین ذرائع A، B اور C ایک مشترکہ میڈیم کے ذریعے ڈیٹا بھیجنا چاہتے ہیں، تو ان تینوں ذرائع سے سگنل کو مختلف فریموں میں الگ کیا جا سکتا ہے جہاں ہر فریم کا اپنا مقررہ وقت ہوتا ہے۔

مندرجہ بالا TDM نظام میں، ہر ذریعہ سے تین اکائیوں کو مدنظر رکھا جاتا ہے جو مشترکہ طور پر اصل سگنل بناتے ہیں۔

ایک فریم ہر ماخذ کی ایک اکائی کے ساتھ جمع کیا جاتا ہے جو ایک وقت میں منتقل ہوتا ہے۔ جب یہ اکائیاں ایک دوسرے سے مکمل طور پر مختلف ہوں، تو روکے جانے والے سگنل کے اختلاط کے امکانات کو ختم کیا جا سکتا ہے۔ ایک بار جب ایک فریم ایک مخصوص ٹائم سلاٹ کے اوپر منتقل ہو جاتا ہے، تو دوسرا فریم ٹرانسمیشن کے لیے اسی طرح کے چینل کا استعمال کرتا ہے اور اس عمل کو ٹرانسمیشن مکمل ہونے تک دہرایا جاتا ہے۔

ٹائم ڈویژن ملٹی پلیکسنگ کی اقسام

ٹائم ڈویژن ملٹی پلیکسنگ کی دو قسمیں ہیں۔ ہم وقت ساز TDM اور غیر مطابقت پذیر TDM۔

ہم وقت ساز TDM

ان پٹ مطابقت پذیر ٹائم ڈویژن ہے ملٹی پلیکسنگ صرف ایک فریم سے منسلک ہے۔ TDM میں، اگر 'n' کنکشن ہیں، تو فریم کو 'n' ٹائم سلاٹ میں الگ کیا جا سکتا ہے۔ لہذا، ہر سلاٹ کو ہر ان پٹ لائن کے لیے آسانی سے مختص کیا جاتا ہے۔ اس طریقہ میں، نمونے لینے کی شرح تمام سگنلز سے واقف ہے، اور اس طرح اسی طرح کی گھڑی کا ان پٹ دیا جاتا ہے۔ mux ہر وقت ہر ڈیوائس کو ایک ہی سلاٹ تفویض کرتا ہے۔

ہم وقت ساز TDM کے فوائد میں بنیادی طور پر شامل ہیں؛ آرڈر کو برقرار رکھا جا رہا ہے اور ایڈریسنگ ڈیٹا کی ضرورت نہیں ہے۔ ہم وقت ساز TDM کے نقصانات میں بنیادی طور پر شامل ہیں؛ اسے زیادہ بٹ ریٹ کی ضرورت ہے اور اگر کسی ایک چینل پر کوئی ان پٹ سگنل نہیں ہے کیونکہ ہر چینل کے لیے ایک مقررہ وقت کی سلاٹ مختص کی جاتی ہے، تو اس مخصوص چینل کے لیے ٹائم سلاٹ میں کوئی ڈیٹا نہیں ہوتا ہے اور بینڈوڈتھ کا ضیاع ہوتا ہے۔

غیر مطابقت پذیر TDM

غیر مطابقت پذیر TDM کو شماریاتی TDM کے نام سے بھی جانا جاتا ہے جو TDM کی ایک قسم ہے جہاں o/p فریم ان پٹ فریم سے معلومات جمع کرتا ہے جب تک کہ اسے بھرا نہ جائے لیکن Synchronous TDM کی طرح خالی جگہ نہیں چھوڑتا ہے۔ اس قسم کی ملٹی پلیکسنگ میں، ہمیں مخصوص ڈیٹا کا پتہ اس سلاٹ کے اندر شامل کرنا ہوتا ہے جو آؤٹ پٹ فریم میں منتقل ہو رہا ہے۔ اس قسم کا TDM بہت موثر ہے کیونکہ چینل کی صلاحیت پوری طرح استعمال ہوتی ہے اور بینڈوتھ کی کارکردگی کو بہتر بناتی ہے۔

غیر مطابقت پذیر TDM کے فوائد میں بنیادی طور پر شامل ہیں۔ اس کی سرکٹری پیچیدہ نہیں ہے، کم صلاحیت کا کمیونیکیشن لنک استعمال کیا جاتا ہے، کوئی شدید کراسسٹالک مسئلہ نہیں ہے، کوئی درمیانی مسخ نہیں ہے اور ہر چینل کے لیے، مکمل چینل بینڈوڈتھ استعمال کی جاتی ہے۔ غیر مطابقت پذیر TDM کے نقصانات میں بنیادی طور پر شامل ہیں۔ اسے بفر کی ضرورت ہے، فریم کے سائز مختلف ہیں اور ایڈریس ڈیٹا درکار ہے۔

فرق B/W ٹائم ڈویژن ملٹی پلیکسنگ بمقابلہ ٹائم ڈویژن ایک سے زیادہ رسائی

TDM اور TDMA کے درمیان فرق ذیل میں زیر بحث آیا ہے۔

فائدے اور نقصانات

ٹائم ڈویژن ملٹی پلیکسنگ کے فوائد میں درج ذیل شامل ہیں۔

• TDM کا سرکٹ ڈیزائن آسان ہے۔
• TDM سگنل ٹرانسمیشن کے لیے چینل کی کل بینڈوتھ کا استعمال کرتا ہے۔
• TDM میں، ثالثی کی تحریف کا مسئلہ نہیں ہے۔
• FDM کے مقابلے TDM سسٹم بہت لچکدار ہیں۔
• ہر چینل کے لیے، مکمل دستیاب چینل بینڈوڈتھ استعمال کی جاتی ہے۔
• بعض اوقات، نبض اوورلیپنگ کراسسٹالک کا سبب بن سکتی ہے تاہم گارڈ ٹائم کا استعمال کرتے ہوئے اسے کم کیا جا سکتا ہے۔
• اس ملٹی پلیکسنگ میں، مواصلاتی چینلز کے درمیان ناپسندیدہ سگنل کی ترسیل شاذ و نادر ہی ہوتی ہے۔

ٹائم ڈویژن ملٹی پلیکسنگ کے نقصانات میں درج ذیل شامل ہیں۔

• ٹرانسمیشن اور وصول کرنے والے دونوں حصوں کو صحیح سگنل ٹرانسمیشن اور ریسیپشن کے لیے مناسب طریقے سے سنکرونائز کیا جانا چاہیے۔
• TDM کو لاگو کرنا پیچیدہ ہے۔
• FDM کے مقابلے میں، اس ملٹی پلیکسنگ میں کم تاخیر ہے۔
• TDM سسٹمز کو ڈیٹا اور بفر کو ایڈریس کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔
• اس ملٹی پلیکسنگ کے چینلز سست تنگ بینڈ کی دھندلاہٹ کی وجہ سے ختم ہو سکتے ہیں۔
• TDM میں، مطابقت پذیری بہت اہم ہے۔
• TDM میں، بفر اور ایڈریس کی معلومات ضروری ہیں۔

ایپلی کیشنز/استعمال

ٹائم ڈویژن ملٹی پلیکسنگ کی درخواستوں پر ذیل میں تبادلہ خیال کیا گیا ہے۔

• TDM کا استعمال انٹیگریٹڈ سروسز ڈیجیٹل نیٹ ورک ٹیلی فون لائنوں میں کیا جاتا ہے۔
• یہ ملٹی پلیکسنگ پبلک سوئچڈ ٹیلی فون نیٹ ورکس (PSTN) اور SONET (Synchronous Optical Networking) میں لاگو ہوتی ہے۔
• TDM ٹیلی فون سسٹمز میں لاگو ہوتا ہے۔
• TDM کا استعمال وائر لائن ٹیلی فون لائنوں میں کیا جاتا ہے۔
• اس سے قبل یہ ملٹی پلیکسنگ تکنیک ٹیلی گراف میں استعمال ہوتی ہے۔
• TDM سیلولر ریڈیو، سیٹلائٹ تک رسائی کے نظام، اور ڈیجیٹل آڈیو مکسنگ سسٹم میں استعمال ہوتا ہے۔
• TDM فائبر آپٹک کمیونیکیشن/آپٹیکل ڈیٹا ٹرانسمیشن سسٹم میں استعمال ہونے والی سب سے عام تکنیک ہے۔
• ٹی ڈی ایم کو اینالاگ اور ڈیجیٹل سگنلز کے لیے استعمال کیا جاتا ہے جہاں کم رفتار والے بہت سے چینلز کو صرف تیز رفتار چینلز میں ملٹی پلیکس کر کے ٹرانسمیشن کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔
• یہ سیلولر ریڈیو، ڈیجیٹل کمیونیکیشن اور سیٹلائٹ مواصلاتی نظام .

اس طرح، یہ ہے ٹائم ڈویژن ملٹی پلیکسنگ کا ایک جائزہ یا TDM جو ایک ہی مشترکہ میڈیم کے اوپر ایک سے زیادہ سگنل منتقل کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے صرف ہر سگنل کے لیے ایک محدود وقت کا وقفہ مختص کر کے۔ عام طور پر، اس قسم کی ملٹی پلیکسنگ کا استعمال ڈیجیٹل سسٹمز کے ذریعے کیا جاتا ہے جو ڈیجیٹل بینڈ پاس یا ڈیجیٹل سگنل بھیجتے یا وصول کرتے ہیں جو اینالاگ کیریئرز پر لے جاتے ہیں اور آپٹیکل ٹرانسمیشن سسٹم جیسے SDH (Synchronous Digital Hierarchy) اور PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy) کے ذریعے استعمال ہوتے ہیں۔ یہاں آپ کے لیے ایک سوال ہے، FDM کیا ہے؟