Le multiplexage est une technique utilisée pour combiner et envoyer plusieurs flux de données sur un seul support. Le processus de combinaison des flux de données est appelé multiplexage et le matériel utilisé pour le multiplexage est appelé multiplexeur.

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Le multiplexage est réalisé à l'aide d'un appareil appelé Multiplexeur ( MUX ) qui combine n lignes d'entrée pour générer une seule ligne de sortie. Le multiplexage suit plusieurs vers un, c'est-à-dire n lignes d'entrée et une ligne de sortie.

Le démultiplexage est réalisé à l'aide d'un appareil appelé Démultiplexeur ( DÉMUX ) disponible à la réception. DEMUX sépare un signal en ses signaux composants (une entrée et n sorties). Par conséquent, nous pouvons dire que le démultiplexage suit l’approche un-à-plusieurs.

Pourquoi le multiplexage ?

• Le support de transmission est utilisé pour envoyer le signal de l’émetteur au récepteur. Le support ne peut recevoir qu'un seul signal à la fois.
• S'il existe plusieurs signaux à partager sur un même support, celui-ci doit alors être divisé de manière à ce que chaque signal reçoive une partie de la bande passante disponible. Par exemple : s'il y a 10 signaux et que la bande passante du support est de 100 unités, alors les 10 unités sont partagées par chaque signal.
• Lorsque plusieurs signaux partagent le support commun, il existe un risque de collision. Le concept de multiplexage est utilisé pour éviter une telle collision.
• Les services de transmission sont très chers.

Histoire du multiplexage

• La technique de multiplexage est largement utilisée dans les télécommunications dans lesquelles plusieurs appels téléphoniques sont acheminés via un seul fil.
• Le multiplexage est né en télégraphie au début des années 1870 et est aujourd'hui largement utilisé dans les communications.
• George Owen Squier a développé le multiplexage par opérateur téléphonique en 1910.

Concept de multiplexage

• Les « n » lignes d'entrée sont transmises via un multiplexeur et le multiplexeur combine les signaux pour former un signal composite.
• Le signal composite passe par un démultiplexeur et le démultiplexeur sépare un signal en signaux composants et les transfère vers leurs destinations respectives.

Avantages du multiplexage :

• Plusieurs signaux peuvent être envoyés sur un seul support.
• La bande passante d’un support peut être utilisée efficacement.

Techniques de multiplexage

Les techniques de multiplexage peuvent être classées comme suit :

Multiplexage par répartition en fréquence (FDM)

• C'est une technique analogique.
Multiplexage par répartition en fréquenceest une technique dans laquelle la bande passante disponible d'un seul support de transmission est subdivisée en plusieurs canaux.

• Dans le diagramme ci-dessus, un seul support de transmission est subdivisé en plusieurs canaux de fréquence, et chaque canal de fréquence est attribué à différents appareils. L'appareil 1 dispose d'un canal de fréquence allant de 1 à 5.
• Les signaux d'entrée sont traduits en bandes de fréquences à l'aide de techniques de modulation et combinés par un multiplexeur pour former un signal composite.
• L'objectif principal du FDM est de subdiviser la bande passante disponible en différents canaux de fréquence et de les attribuer à différents appareils.
• Grâce à la technique de modulation, les signaux d'entrée sont transmis dans des bandes de fréquences puis combinés pour former un signal composite.
• Les porteuses utilisées pour moduler les signaux sont appelées sous-porteuses . Ils sont représentés par f1,f2..fn.
FDMest principalement utilisé dans les émissions de radio et les réseaux de télévision.

Avantages du FDM :

• FDM est utilisé pour les signaux analogiques.
• Le processus FDM est une modulation très simple et facile.
• Un grand nombre de signaux peuvent être envoyés simultanément via un FDM.
• Il ne nécessite aucune synchronisation entre l'expéditeur et le destinataire.

Inconvénients du FDM :

• La technique FDM est utilisée uniquement lorsque des canaux à faible vitesse sont requis.
• Il souffre du problème de diaphonie.
• Un grand nombre de modulateurs sont nécessaires.
• Cela nécessite un canal à large bande passante.

Applications du FDM :

• FDM est couramment utilisé dans les réseaux de télévision.
• Il est utilisé dans la diffusion FM et AM. Chaque station de radio FM possède des fréquences différentes et elles sont multiplexées pour former un signal composite. Le signal multiplexé est transmis dans les airs.

Multiplexage par répartition en longueur d'onde (WDM)

• Le multiplexage par répartition en longueur d'onde est identique au FDM, sauf que les signaux optiques sont transmis via le câble à fibre optique.
• Le WDM est utilisé sur la fibre optique pour augmenter la capacité d'une seule fibre.
• Il est utilisé pour utiliser la capacité de débit de données élevé du câble à fibre optique.
• C'est une technique de multiplexage analogique.
• Les signaux optiques provenant de différentes sources sont combinés pour former une bande de lumière plus large à l’aide d’un multiplexeur.
• A la réception, le démultiplexeur sépare les signaux pour les transmettre vers leurs destinations respectives.
• Le multiplexage et le démultiplexage peuvent être réalisés en utilisant un prisme.
• Prism peut jouer un rôle de multiplexeur en combinant les différents signaux optiques pour former un signal composite, et le signal composite est transmis via un câble à fibre optique.
• Prism effectue également une opération inverse, c'est-à-dire démultiplexer le signal.

Multiplexage temporel

• C'est une technique numérique.
• Dans la technique de multiplexage par répartition en fréquence, tous les signaux fonctionnent en même temps avec une fréquence différente, mais dans le cas de la technique de multiplexage par répartition dans le temps, tous les signaux fonctionnent à la même fréquence avec des temps différents.
• Dans Technique de multiplexage temporel , le temps total disponible sur le canal est réparti entre les différents utilisateurs. Par conséquent, chaque utilisateur se voit attribuer un intervalle de temps différent appelé créneau horaire au cours duquel les données doivent être transmises par l'expéditeur.
• Un utilisateur prend le contrôle de la chaîne pendant une durée déterminée.
• Dans la technique de multiplexage temporel, les données ne sont pas transmises simultanément mais plutôt une par une.
• En TDM, le signal est transmis sous forme de trames. Les trames contiennent un cycle de créneaux temporels dans lequel chaque trame contient un ou plusieurs créneaux dédiés à chaque utilisateur.
• Il peut être utilisé pour multiplexer des signaux numériques et analogiques, mais principalement pour multiplexer des signaux numériques.

Il existe deux types de TDM :

• TDM synchrone
• TDM asynchrone

TDM synchrone

• Un TDM synchrone est une technique dans laquelle un créneau horaire est pré-attribué à chaque appareil.
• Dans Synchronous TDM, chaque appareil se voit attribuer un créneau horaire, que l'appareil contienne ou non les données.
• Si l'appareil ne dispose d'aucune donnée, l'emplacement restera vide.
• Dans Synchronous TDM, les signaux sont envoyés sous forme de trames. Les plages horaires sont organisées sous forme de frames. Si un appareil ne dispose pas de données pour un créneau horaire particulier, alors le créneau vide sera transmis.
• Les TDM synchrones les plus populaires sont le multiplexage T-1, le multiplexage RNIS et le multiplexage SONET.
• S’il y a n appareils, alors il y a n emplacements.

Concept de TDM synchrone

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Dans la figure ci-dessus, la technique Synchronous TDM est implémentée. Chaque appareil se voit attribuer un créneau horaire. Les tranches horaires sont transmises indépendamment du fait que l'expéditeur ait ou non des données à envoyer.

Inconvénients du TDM synchrone :

• La capacité du canal n'est pas entièrement utilisée car les emplacements vides sont également transmis et ne contiennent aucune donnée. Dans la figure ci-dessus, la première image est entièrement remplie, mais dans les deux dernières images, certains emplacements sont vides. On peut donc dire que la capacité du canal n’est pas utilisée efficacement.
• La vitesse du support de transmission doit être supérieure à la vitesse totale des lignes d'entrée. Une approche alternative au TDM synchrone est le multiplexage asynchrone par répartition dans le temps.

TDM asynchrone

• Un TDM asynchrone est également appelé TDM statistique.
• Un TDM asynchrone est une technique dans laquelle les plages horaires ne sont pas fixes comme dans le cas du TDM synchrone. Les plages horaires sont allouées uniquement aux appareils qui disposent des données à envoyer. Par conséquent, nous pouvons dire que le multiplexeur asynchrone à répartition temporelle transmet uniquement les données des postes de travail actifs.
• Une technique TDM asynchrone alloue dynamiquement les plages horaires aux appareils.
• En TDM asynchrone, la vitesse totale des lignes d'entrée peut être supérieure à la capacité du canal.
• Le multiplexeur asynchrone par répartition dans le temps accepte les flux de données entrants et crée une trame qui contient uniquement des données sans emplacements vides.
• Dans Asynchronous TDM, chaque emplacement contient une partie d'adresse qui identifie la source des données.

• La différence entre le TDM asynchrone et le TDM synchrone réside dans le fait que de nombreux emplacements dans le TDM synchrone sont inutilisés, mais dans le TDM asynchrone, les emplacements sont entièrement utilisés. Cela conduit à un temps de transmission plus court et à une utilisation efficace de la capacité du canal.
• Dans le TDM synchrone, s’il y a n appareils émetteurs, alors il y a n créneaux horaires. Dans le TDM asynchrone, s'il y a n appareils d'envoi, alors il y a m créneaux horaires où m est inférieur à n ( m).
• Le nombre d'emplacements dans une trame dépend de l'analyse statistique du nombre de lignes d'entrée.

Concept de TDM asynchrone

Dans le diagramme ci-dessus, il y a 4 appareils, mais seuls deux appareils envoient les données, c'est-à-dire A et C. Par conséquent, les données de A et C sont uniquement transmises via la ligne de transmission.

Le cadre du diagramme ci-dessus peut être représenté comme :

La figure ci-dessus montre que la partie données contient l'adresse permettant de déterminer la source des données.