Która technika multipleksacji wykorzystuje powielenie toru transmisyjnego?
Prawidłowa odpowiedź to SDM (Space Division Multiplexing), bo właśnie ta technika polega na fizycznym powieleniu toru transmisyjnego. W SDM nie „upycha się” wielu sygnałów w jednym kablu w czasie czy w częstotliwości, tylko po prostu daje się im osobne ścieżki w przestrzeni. Może to być kilka równoległych par miedzianych w jednym kablu, kilka włókien światłowodowych w jednym płaszczu, albo nawet kilka niezależnych wiązek radiowych kierowanych różnymi antenami. Z punktu widzenia praktyki sieciowej SDM jest bardzo częsty w telekomunikacji szkieletowej: operator zamiast jednego włókna światłowodowego układa np. 24 albo 96 włókien w jednym kablu i każde może przenosić osobny strumień danych. To jest właśnie klasyczny przykład multipleksacji w dziedzinie przestrzennej. W nowoczesnych sieciach światłowodowych stosuje się też tzw. MCF (Multi‑Core Fiber) – jedno włókno ma kilka rdzeni, a każdy rdzeń jest osobnym torem transmisyjnym. To jest już czyste SDM, tylko w bardziej zaawansowanej formie. Moim zdaniem dobrze to pokazuje, że SDM nie miesza sygnałów logicznie, tylko rozdziela je fizycznie. W porównaniu z TDM czy FDM, które „współdzielą” jeden kanał, SDM zwiększa przepustowość przez dodanie kolejnych równoległych kanałów. W praktyce projektowania sieci jest to zgodne z dobrą zasadą skalowania: jeśli można, lepiej dołożyć równoległe ścieżki transmisyjne niż ekstremalnie komplikować jeden tor. Standardy dotyczące kabli światłowodowych (np. ITU‑T G.652, G.657) i kabli miedzianych (np. kable wieloparowe stosowane w xDSL) wprost zakładają takie wielotorowe struktury, które są fizyczną podstawą SDM. W sieciach mobilnych też to widać: sektorowe anteny bazowe, MIMO 4x4 czy 8x8 – to w praktyce różne „ścieżki w przestrzeni”, czyli koncepcja bardzo zbliżona do SDM, wykorzystywana zgodnie z nowoczesnymi standardami LTE i 5G.
W tym pytaniu haczyk polega na tym, żeby dobrze zrozumieć, co tak naprawdę oznacza „powielenie toru transmisyjnego”. Bardzo łatwo pomylić to pojęcie z innymi technikami multipleksacji, bo wszystkie one służą jednemu celowi: przesłać jak najwięcej informacji przez ograniczone medium. TDM, czyli Time Division Multiplexing, dzieli jeden fizyczny tor na przedziały czasowe. Każdy użytkownik albo kanał dostaje swój slot czasowy i sygnały są przeplatane w czasie. Fizyczny kabel jest jeden, tylko sygnał jest „pocięty” na kawałki. To nie jest powielenie toru, tylko współdzielenie tego samego toru w różnych chwilach. W praktyce tak działa klasyczna telefonia cyfrowa E1 (PCM 30 kanałów), a także wiele starszych systemów transmisyjnych zgodnych z ITU‑T, ale fizyczny tor pozostaje pojedynczy. FDM, czyli Frequency Division Multiplexing, działa podobnie, tylko zamiast czasu używa się różnych pasm częstotliwości. W jednym kablu albo kanale radiowym są jednocześnie przesyłane różne sygnały, każdy na swojej częstotliwości nośnej. To rozwiązanie jest typowe np. w telewizji kablowej, radiu FM czy starszych łączach mikrofalowych. Znowu – mamy jeden fizyczny tor, a wewnątrz niego wiele kanałów częstotliwościowych. To jest podział widma, a nie fizyczne powielenie medium. WDM, czyli Wavelength Division Multiplexing, to w zasadzie specjalny przypadek FDM dla światłowodów. Różne kanały są realizowane różnymi długościami fali światła w jednym włóknie. Standardy ITU‑T G.694.x dokładnie definiują siatkę długości fali w systemach DWDM i CWDM. Z mojego doświadczenia wiele osób ma tu odruch, że skoro w kablu światłowodowym jest wiele „kolorów” światła, to jakby wiele torów, ale fizycznie włókno jest jedno. Nie ma powielenia toru, są tylko różne fale w tym samym torze optycznym. Prawdziwe powielenie toru transmisyjnego oznacza, że dokładamy kolejne równoległe ścieżki fizyczne: więcej par przewodów, więcej włókien, więcej niezależnych wiązek radiowych. To właśnie robi SDM. Błędne odpowiedzi wynikają często z utożsamiania „wielu kanałów” z „wieloma torami”. Kanał logiczny to co innego niż fizyczny tor transmisyjny. W TDM, FDM i WDM mnożymy kanały logiczne wewnątrz jednego medium, a w SDM mnożymy samo medium, czyli fizyczne ścieżki. To rozróżnienie jest kluczowe przy projektowaniu nowoczesnych sieci i zgodne z dobrymi praktykami inżynierskimi w telekomunikacji.