Статистическое временное мультиплексирование

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

Статистическое мультиплексирование осуществляется посредством пакетного режима или пакетно-ориентированной связи, которая, среди прочего, используется в пакетно-коммутируемых компьютерных сетях . Каждый поток делится на пакеты , которые обычно доставляются асинхронно в порядке «первым пришел — первым обслужен». В альтернативном режиме пакеты могут доставляться в соответствии с некоторой дисциплиной планирования для справедливой очереди или дифференцированного и/или гарантированного качества обслуживания.

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

Множественный доступ с ортогональным частотным разделением каналов и случайной перестройкой 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 то, которое заранее выделяет ресурсы для каждого потока данных. Схемы статистического мультиплексирования не контролируют передачу пользовательских данных.

Сравнение со статическим TDM

Статистическое мультиплексирование во временной области (пакетная связь) похоже на мультиплексирование 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 кажутся запланированными в случайном порядке и испытывают переменную задержку (тогда как задержка фиксирована в TDM).

Статистическое мультиплексирование позволяет произвольно делить полосу пропускания между переменным числом каналов (в то время как в TDM число каналов и скорость передачи данных по каналу фиксированы).

Статистическое мультиплексирование гарантирует, что слоты не будут тратиться впустую (тогда как TDM может тратить слоты впустую). Пропускная способность канала будет разделена только между теми пользователями, у которых есть пакеты.

Статическое TDM и другие коммутации каналов выполняются на физическом уровне в модели OSI и модели TCP/IP , тогда как статистическое мультиплексирование выполняется на канальном уровне и выше.

Идентификация канала

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

Использование

Примерами статистического мультиплексирования являются:

Транспортный поток MPEG для передачи цифрового телевидения . Статистическое мультиплексирование используется для передачи нескольких потоков видео, аудио и данных с разной скоростью 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 из нескольких прикладных процессов мультиплексируются вместе. Пакеты могут иметь различную длину. Номера портов представляют собой идентификационные номера каналов (а также адресную информацию).
Протоколы коммутации пакетов X.25 и Frame Relay , где пакеты имеют различную длину, а номер канала обозначается идентификатором виртуального соединения (VCI). Международная группа провайдеров X.25 , использующая набор протоколов X.25, в разговорной речи называлась «Сетью с коммутацией пакетов» в 1980-х и в начале 1990-х годов.
Протокол коммутации пакетов асинхронного режима передачи , где пакеты имеют фиксированную длину. Идентификационный номер канала состоит из идентификатора виртуального соединения (VCI) и идентификатора виртуального пути (VPI).

Статистический мультиплексор

Например, в цифровом аудио- и видеовещании статистический мультиплексор — это устройство агрегации контента, которое позволяет вещателям предоставлять наибольшее количество аудио- или видеоуслуг для заданной полосы пропускания путем совместного использования пула фиксированной полосы пропускания между несколькими службами или потоками с различными битрейтами. Мультиплексор выделяет каждой службе полосу пропускания, необходимую для ее потребностей в реальном времени, так что службы со сложными сценами получают большую полосу пропускания, чем службы с менее сложными. Этот метод совместного использования полосы пропускания обеспечивает наилучшее качество видео при минимально возможной совокупной полосе пропускания.

Смотрите также

Внешние ссылки

Пример статистического мультиплексирования (диаграмма реального мультиплекса DVB-T)