Что такое шина мультиплекс (5 видео)

В мультиплексной системе все потребители электроэнергии с одной стороны подсоединены к линии электропитания, которая начинается от аккумуляторной батареи, а с другой — к информационной линии, соединяющей их с управляющим устройством. Находящиеся в непосредственной близости от потребителя программируемые электронные компоненты отфильтровывают предназначенные для них данные из информационной линии и подключают (или отключают) его к (от) источнику питания. То есть в данном случае для реализации каждой отдельной функции органа управления (стеклоподъемник, система замков дверей с центральным управлением, противоугонное сигнальное устройство и т. п.) в исполнительном элементе собственная линия не нужна.

Для того чтобы исполнительные блоки, т. е. потребители и блок управления, могли обмениваться информацией между собой, необходимо выполнить несколько условий. В частности, нужно, чтобы: канал передачи информации обеспечивал высокую скорость передачи данных; информация передавалась посредством физических величии (напряжение, сила тока, освещенность и т. д.); передача данных была регулируемой (кодирование, скорость передачи, аналогово-цифровое преобразование, разбивка и т. д.), т. е. выполнялась по так называемому протоколу.

Комплексный подход к мультиплексированию привел разработчиков к использованию шины с распределенной обработкой сигналов и схемой обнаружения конфликтных ситуаций, позволяя добавлять новые и новые модули, не перегружая систему в целом. (Это «сродни» архитектуре персонального компьютера, где по мере изменения характера решаемых задач можно установить дополнительные платы, не разрушая основу компьютера.)

Понятно, что инициаторами нового направления стали производители дорогих автомобилей — фирмы «Мерседес- Бенц», «Вольво» и др. Например, в 1990 г. на рынке появился «Мерседес-Бенц 500Е», контроллер двигателя которого общался с датчиками через цифровую шину. Всего год спустя, довольные результатом, конструкторы развили идею в автомобилях 8-класса с кузовом W140, где единственная цифровая шина связала между собой системы зажигания, впрыскивания топлива, АБС, ПБС, самодиагностирования, круиз-контроля, климат-контроля, кондиционер, клапаны управления циркуляцией воздуха, а также СD-плейер, сотовый телефон и систему «Лингватроник» распознавания голосовых команд. Здесь, кроме того, впервые была применена технология D2B, использующая не электрические, а световые сигналы. Причем последнее обусловлено несколькими причинами.

Во-первых, множество работающих электродвигателей, реле и прочих исполнительных механизмов излучают огромное количество разнообразных волновых помех. Поэтому нельзя исключить того, что одна из них совпадет с какими-либо бортовым управляющим сигналом. И тогда неожиданно для водителя может сработать, к примеру, один из контуров тормозной системы или подушка безопасности. В оптическом же диапазоне побочных излучений нет, и это обеспечивает надежность цифровой системы.

Во-вторых, передача сложных высокочастотных сигналов аудиосистем требует высокого (свыше 6 Мбит/с) быстродействия, что тоже вполне «доступно» оптическому диапазону.

В-третьих, при отсутствии изломов оптоволокна нет проблемы коротких замыканий, пожароопасное и окисления контактов.

Вторая по быстродействию (500 кбит/с) сеть из применяемых на дорогих автомобилях, CAN-Bus-C, связывает между собой системы управления двигателем, тормозами, автоматического поддержания дистанции между автомобилями («Дистроник»), подвеской, фарами и т. д. В общем, все то, что необходимо непосредственно для движения.

Наконец, самая медленная (83,3 кбит/с) по действию сеть — CAN-Bus-В. Она объединяет приборы, обеспечивающие комфорт в салоне в том числе: климат-контроль; индикатор парковки («Парктроник»); управление люком в крыше, стеклоподъемниками, замками, а также комбинацию приборов.

Две последние сети соединены между собой через электронный замок зажигания и могут обмениваться информаци- ей. Более того, аудиовидеосистема подсоединена не только к оптоволоконному кабелю, но и к CAN-Bus-В, а значит, в необходимых случаях возможна передача сигналов всеми тремя сетями.

К началу 1990-х годов стали опасаться, что на пути массового внедрения мультиплексирования возникнет барьер — высокая стоимость системы, естественным образом сказывающаяся на цене самого автомобиля. В связи с этим эксперты прогнозировали появление первого серийного автомобиля с мультиплексной системой не ранее 1995—1997 гг.

По срокам они ошиблись не намного. Частично мультиплексированный серийный автомобиль БМВ-850i был представлен в 1994 г. Модель была оснащена мультиплексной техникой, объединяющей различные функции управления в дверном модуле. Что касается стоимости, то здесь ошибка даже больше. Если, например, необходимо автоматически включить освещение, как только детектор дождя отметил наличие осадков, то достаточно изменить внутреннее программное обеспечение блока, управляющего освещением, — так, чтобы он распознавал сигнал «дождь», уже появившийся, на мультиплексной шине. И это никак не сказывается на стоимости автомобиля. Более того, мультиплексирование может даже удешевить отдельные системы автомобиля. Вот характерный пример: на одном легковом автомобиле представительского класса, оборудованном традиционной системой электрооборудования, в стойке двери был проложен жгут из 50 проводов. Когда же сети объединили, их число сократилось до четырех. И если учесть, что различные расширения функциональных возможностей электрооборудования, которые обычная техника не позволяет реализовывать из-за недостатка места на автомобиле, с помощью мультиплексной техники становятся вполне возможными, то ясно: это — повышение показателя «качество—цена». Со всеми вытекающими отсюда последствиями на рыночный опрос. И хотя для автомобиля БМВ-850i это была всего лишь встроенная в дверь система управления стеклоподъемником и защиты от защемления (например, руки ребенка стеклом), и данные функции объединил дверной модуль, кодированные сигналы которого передавались по двум линиям в основной модуль центрального блока управления, затраты на мультиплексную технику позволили сэкономить в общей сложности 39 линий, из них 14 — в двери водителя, 21 — в двери со стороны пассажира, сидящего рядом с водителем.

Читайте также: Защиты шин 10 кв логическая что это такое

Фирма «Вольво» представила свою модель автомобиля (S80) несколько позже — в 1998 г. Но уже с полностью мультиплексированной системой, в состав которой входят 24 модуля, управляющие силовыми цепями. Система работает, в зависимости от возложенных на нее функций, в двухскоростном режиме: для управления двигателем и трансмиссией используется шина данных, рассчитанная на передачу информации со скоростью 250 кбит/с, а для других устройств — более «медленная» (125 кбит/с).

В 1999 г. к БМВ и «Вольво» присоединилась и фирма «Пежо»: на двух своих моделях, «Пежо-206» и «Пежо-406», она установила мультиплексную проводку, в которой использованы два дополняющих друг друга сетевых протокола. Так, комплексный контроль работы двигателя, коробки передач и АБС выполняет разработанная фирмой «Бош» шина САN, а шина VAN, разработанная фирмами ПСА и «Рено», — электроникой кузова (кондиционером, системой дверных замков и т. д.) и регулированием устойчивости автомобиля при движении. Причем новые функции осуществлялись уже не за счет встраивания дополнительных электрических приборов, а благодаря требующему меньших затрат программному обеспечению.

Имеющиеся в настоящее время разработки реализованы, в основном, зарубежными производителями. Однако существующие сегодня потребности автомобильного рынка и высокие цены на зарубежную электронику обусловили некоторое развитие и российского производства мультиплексных систем.

Содержание

Мультиплексирование
Временное мультиплексирование
Частотное мультиплексирование
Волновое или спектральное мультиплексирование
О технологиях мультиплексирования для технологий беспроводной связи
🎬 Видео

Видео:Что означает МАРКИРОВКА НА ШИНАХ / Значение всех цифр и букв на резинеСкачать

Мультиплексирование

В связи с тем, что вычислительные сети используются для передачи данных на большие расстояния, то стремятся минимизировать количество проводов в кабеле, в целях экономии. Поэтому разрабатывались технологии, которые позволяют передавать, по одному и тому же каналу связи, сразу несколько потоков данных.

Мультиплексирование (англ. multiplexing, muxing)— это процесс уплотнение канала связи, другими словами, передача нескольких потоков (каналов) данных с меньшей скоростью (пропускной способностью) по одному каналу связи, с использованием специального устройства, называемого мультиплексором.

Мультиплексор (MUX) — комбинационное устройство, обеспечивающее передачу в желаемом порядке цифровой информации, поступающей по нескольким входам на один выход. Может быть реализован как аппаратно так и программно.

Демультиплексор (DMX) выполняет обратную функцию мультиплексора.

В настоящее время, для уплотнения канала связи, в основном используют:

Временное мультиплексирование (Time Division Multiplexing, TDM)
Частотное мультиплексирование (Frequency Division Multiplexing, FDM)
Волновое мультиплексирование (Wave Division Multiplexing, WDM)
Множественный доступ с кодовым разделением (CodeDivisionMultipleAccess, CDMA) — каждый канал имеет свой код наложение которого на групповой сигнал позволяет выделить информацию конкретного канала.

Видео:Напыляемая шумоизоляция Lotos Multiplex. Инструкция по нанесениюСкачать

Временное мультиплексирование

Первой стали применять технологию TDM, которая широко используется в обычных системах электросвязи. Эта технология предусматривает объединение нескольких входных низкоскоростных каналов в один составной высокоскоростной канал.

Мультиплексор принимает информацию по N входным каналам от конечных абонентов, каждый из которых передает данные по абонентскому каналу со скоростью 64 Кбит/с -1 байт каждые 125 мкс.

Читайте также: Переключение датчиков давления в шинах лексус 570

В каждом цикле мультиплексор выполняет следующие действия:

прием от каждого канала очередного байта данных;
составление из принятых байтов уплотненного кадра, называемого также обоймой;
передача уплотненного кадра на выходной канал с битовой скоростью, равной N*64 Кбит/с.

Порядок байт в обойме соответствует номеру входного канала, от которого этот байт получен. Количество обслуживаемых мультиплексором абонентских каналов зависит от его быстродействия. Например, мультиплексор Т1, представляющий собой первый промышленный мультиплексор, работавший по технологии TDM, поддерживает 24 входных абонентских канала, создавая на выходе обоймы стандарта Т1, передаваемые с битовой скоростью 1,544 Мбит/с.

Демультиплексор выполняет обратную задачу — он разбирает байты уплотненного кадра и распределяет их по своим нескольким выходным каналам, при этом он считает, что порядковый номер байта в обойме соответствует номеру выходного канала.

синхронное мультиплексирование (каждому приложению соответствует тайм-слот (возможно несколько тайм-слотов) с определенным порядковым номером в периодической последовательности слотов;
асинхронное или статистическое мультиплексирование, когда приписывание тайм-слотов приложениям происходит более свободным образом, например, по требованию.

Видео:пакМАН и шина Toyota Multiplex BEANСкачать

Частотное мультиплексирование

Техника частотного мультиплексирования разрабатывалась для телефонных сетей. Основная идея состоит в выделении каждому соединению собственного диапазона частот в общей полосе пропускания линии связи. Мультиплексирование выполняется с помощь смесителя частот, а демультиплексирование – с помощью узкополосного фильтра, ширина которого равна ширине диапазона канала.

Видео:Шумоизоляция арок снаружи. ЭКСПЕРИМЕНТ. + Замеры уровня шума до и после шумоизоляции.Скачать

Волновое или спектральное мультиплексирование

В методе волнового мультиплексирования используется тот же принцип частотного разделения канала, но только в другой области электромагнитного спектра. Информационным сигналом является не электрический ток, а свет. Для организации WDM-каналов в волоконно-оптическом кабеле задействуют волны инфракрасного диапазона длиной от 850 до 1565 нм, что соответствует частотам от 196 до 350 ТГц.

Для повышения пропускной способности, вместо увеличения скорости передачи в едином составном канале, как это реализовано в технологии TDM, в технологии WDM увеличивают число каналов (длин волн) — лямбд.

Сети WDM работают по принципу коммутации каналов, при этом каждая световая волна представляет собой отдельный спектральный канал и несет собственную информацию.

Современные WDM системы на основе стандартного частотного плана (ITU-T Rec. G.692) можно подразделить на три группы:

грубые WDM (Coarse WDM— CWDM)—системы с частотным разносом каналов не менее 200 ГГц, позволяющие мультиплексировать не более 18 каналов. (Используемые в настоящее время CWDM работают в полосе от 1270нм до 1610нм, промежуток между каналами 20нм(200ГГц), можно мультиплексировать 16 спектральных каналов.);
плотные WDM (Dense WDM—DWDM)—системы с разносом каналов не менее 100 ГГц, позволяющие мультиплексировать не более 40 каналов;
высокоплотные WDM (High Dense WDM—HDWDM)—системы с разносом каналов 50 ГГц и менее, позволяющие мультиплексировать не менее 64 каналов.

Видео:ЖИДКИЕ ПОДКРЫЛКИ - идеальная и дешевая шумоизоляция?Скачать

О технологиях мультиплексирования для технологий беспроводной связи

Со времён появления первых сетей, остро стоял вопрос об одновременной работе нескольких устройств. И вот уже десятки лет идёт борьба с этой проблемой и основная задача — успеть за потребностями общества.
В статье предлагаю быстро пробежаться по основным используемым технологиям мультиплексирования. Если где соврал, поправьте.

Собственно, какие есть возможности для организации комфортной одновременной работы нескольких пользователей? Их всего две для проводных сетей: разнесение данных от разных устройств в пространстве и во времени.

Всё начиналось с проводных сетей стандарта 10Base2, где в качестве среды передачи данных использовалась общая медная шина — коаксиальный кабель. Вкратце затронем эту тему.
В тот момент, когда вещает одно из устройств, другое не может начать, потому что получится просто шум вместо данных, поскольку электрический сигнал распространяется вдоль всей длины проводника. В таких условиях пространственно особо не разнесёшь данные. Приходится по времени: сетевая карта ждёт тишины в сети. Если канал занят, то она пробует повторить через случайный промежуток времени. Как только тишина появляется, устройство начинает вещать. Это первый механизм мультиплексирования — CSMA/CD — Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection.
Такая ситуация сохранилась и с появлением хабов, поскольку они по сути были теми же шинами. А вот, когда пришли на сетевой рынок свитчи, всё изменилось. Они делили сеть на несколько доменов коллизий — по сути каждое устройство находится в отдельном, что означало пространственное разнесение данных от разных устройств.

Читайте также: Шины 215 80 r15 cooper discoverer a t3 sport

Иначе обстоят дела с беспроводными технологиями. Они гораздо более сложные и в плане разработки стандартов и в плане реализации. Здесь добавляется и межсекторная и междуканальная интерференция, и затухание сигнала, и более сложное обеспечение QoS и самое главное — одновременная работа десятков абонентов.
Каким же образом её можно обеспечить для беспроводных устройств? Здесь есть два подхода: разнесение по времени и разнесение по частотам.

TDMA — Time Division Multiple Access. Это одна из технологий, к использованию которой мы прибегаем ежедневно — на ней строится GSM. Здесь данные разносятся по времени. Для каждой абонентской станции выделяется определённое количество таймслотов с полным использованием выделенной ширины радиоканала. Эти таймслоты закрепляются за устройством до окончания сессии. Помните рассвет GSM, когда вы по 5-10 минут пытались набрать номер, а в ответ видели сообщение о том, что «сеть занята» и что звонок совершить невозможно? В этот момент на базовой станции не было свободных таймслотов для вас. В дальнейшем TDMA получил поддержку в GPRS, EDGE. Но его сложно назвать оптимальным и, едва ли, есть для него место в нашем беспроводном будущем.

Технология FDMA — Frequency Division Multiple Access — в чистом виде практически не используется (был реализован в стандартах 1G, например, AMPS) Для каждой абонентской станции выделяется определённая полоса из используемого диапазона частот и высвобождается лишь после окончания сессии.
Равно как, и в TDMA, такое использование радиоканала не является оптимальным и требует соблюдения баланса между числом онлайн пользователей и их скоростью.

CDMA — Code Division Multiple Access. На данный момент это один из самых перспективных механизмов мультиплексирования. Используется в стандартах CDMA (2000, EVDO) и UMTS.
Суть его в том, что каждому устройству, зарегистрированному в сети, предоставляется свой уникальный код. На одной стороне происходит модуляция сигнала с использованием такого уникального кода, на другой происходит обратный процесс — демодуляция. Таким образом данные пользователей не разносятся ни по времени ни с частотам, а смешиваются, используя всю ширину канала.
CDMA бывает синхронным — с использованием свойств ортогональных векторов для выбора способа кодирования — и асинхронным — с использованием псевдослучайных последовательностей. У каждого из подходов есть свои плюсы и минусы — это тема самостоятельной статьи и я не буду подробно на этом останавливаться.

DSSS — Direct Sequence Spread Spectrum. Технология имеет много общего с CDMA (для модуляции используется псевдослучайная последовательность), является достаточно помехоустойчивой, благодаря одиннадцатикратной избыточности, но при этом имеет низкую эффективность. Используется в Wi-Fi при скоростях до 2 Мб/с.

Теперь же перейдём к одной из самых, на мой взгляд, интересных технологий мультиплексирования, которая имеет огромное множество применений, в том числе Wi-Fi, WiMAX и LTE — OFDMA (Orthogonal frequency-division multiple access).
Сам OFDM, на котором основан OFDMA, также используется в ряде стандартов и не только беспроводных: DVB-T, ADSL, VDSL.
Чем же он так интересен? Всё дело в высокой эффективности использования радиоканала. Секрет раскрывается уже в названии: Orthogonal Frequency. Для передачи используется не одна несущая со всей выделенной шириной канала, а несколько поднесущих, с пересекающимися подканалами.
OFDMA подразумевает выделение каждому пользователю таймслотов, размер которых nxm, где n — количество подканалов, m — количество OFDMA-символов. Таким образом этот вид мультиплексирования можно назвать симбиозом TDMA и FDMA, каждый из которых в отдельности неоптимален.

К плюсам OFDMA можно отнести:

Нечувствительность к многолучевой интерференции
Поддержка MIMO и AAS
Нечувствительность к узкополосным помехам

Чувствительность к смещению частот
Механизмы FFT (Fast Fourier Transform) и FEC (Forward Error Correction) работают постоянно, независимо от скорости соединения, что приводит к высокому энергопотреблению.

Буду рад вашим дополнениям и примечаниям.

источники:

https://fasad-adelante.ru/chto-takoe-shina-multipleks