Multiplexer
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Il termine multiplexer viene usato sia in elettronica che in telecomunicazioni con significati diversi:
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[modifica] Elettronica
In elettronica, un multiplexer o mux o selettore è un dispositivo capace di selezionare un singolo segnale elettrico fra diversi segnali in ingresso in base al valore degli ingressi di selezione. Esistono multiplexer sia per segnali digitali che per segnali analogici (amux).
Per esempio, un multiplexer a 2 ingressi è una semplice porta logica la cui uscita Y assume il valore di uno dei due ingressi A o B in base al valore del terzo ingresso di selezione S. L'equazione booleana è:
Y = (A and S) or (B and not S)
Che può essere espressa dalla seguente tabella di verità:
A B S | Y ------+-- 0 0 0 | 0 (Y collegato a B) 0 0 1 | 0 (Y collegato a A) 0 1 0 | 1 (Y collegato a B) 0 1 1 | 0 (Y collegato a A) 1 0 0 | 0 (Y collegato a B) 1 0 1 | 1 (Y collegato a A) 1 1 0 | 1 (Y collegato a B) 1 1 1 | 1 (Y collegato a A) |
oppure come mappa di Karnaugh:
Y S
| 0 1
---+-----
AB 00 | 0 0
01 | 1 0
11 | 1 1
10 | 0 1
|
Sono comuni multiplexer con molte porte. Per esempio, un multiplexer a otto ingressi contiene otto segnali di ingresso e tre segnali di selezione. I segnali di ingresso sono numerati da X0 a X7, e gli ingressi di selezione sono numerati S2, S1 e S0. Se S2 e S0 sono a '1' e S1 è a '0', per esempio, l'uscita sarà uguale a X5.
[modifica] Demultiplexer
Il dispositivo complementare, il demultiplexer, ha un solo ingresso e diverse uscite. Un demultiplexer è un circuito logico la cui principale funzione è inversa a quella del Multiplexer. Esso è quindi una rete combinatoria con k ingressi (di selezione) e m = 2k uscite, ciascuna delle quali è attiva soltanto in corrispondenza di uno dei 2k valori di ingresso. In base al valore degli ingressi di selezione, l'ingresso viene collegato a una delle uscite. Per esempio, un demux a otto uscite ha un segnale di ingresso (X), tre ingressi di selezione (S2, S1 e S0), e otto uscite (da A0 a A7). Se per esempio S2 e S0 sono a '1' e S1 è a '0', l'uscita A5 sarà uguale ad X e tutte le altre uscite saranno messe a 0.
[modifica] Telecomunicazioni
Nelle telecomunicazioni, il multiplatore o multiplexer (spesso abbreviato in mux o muldex) è il dispositivo che permette di far condividere la capacità disponibile di un unico collegamento fra più canali trasmissivi (multiplazione). Esso suddivide tra diversi circuiti la banda disponibile di un generico mezzo trasmissivo (fibra ottica, doppino in rame, etc.). La sua azione infatti è svolta sul segnale e non dipende dal particolare mezzo che esso attraversa.
In ricezione, il dispositivo complementare si chiama demultiplexer o demux e permette di separare i diversi canali trasmissivi originali.
Il multiplexing può essere a divisione di tempo o a divisione di frequenza. Su un generico mezzo i due metodi sono incompatibili e richiedono una scelta esclusiva, anche se in teoria possono essere combinati tra loro in modo gerarchico (ad esempio, un segnale multiplato a divisione di tempo può essere inserito in un canale di un sistema a divisione di frequenza, o viceversa).
Entrambe le tecniche sono abbinabili sia a un segnale analogico che a un segnale digitale. Tuttavia, storicamente esiste un abbinamento preferenziale fra multiplexing a divisione di tempo e segnale digitale, e tra multiplexing a divisione di frequenza e segnale analogico.
[modifica] Tecniche di multiplexing
Le tecniche più utilizzate per ottenere il multiplexing di più canali sono la multiplazione a divisione di tempo (Time Division Multiplexing TDM) e a divisione di frequenza (Frequency Division Multiplexing - FDM). Per trasmissioni digitali invece si utilizza TDMA (Time Division Multiple Access), FDMA (Frequency Division Multiple Access) e il CDMA (Code Division Multiple Access).
In una tipica applicazione telefonica digitale, con multiplexing a divisione di tempo sullo stesso mezzo vengono trasmessi a intervalli regolari di tempo segnali di 30 canali diversi, più due canali di controllo. Tipicamente si tratta di un MUX che trasmette 8 chiamate contemporaneamente sullo stesso doppino, elevando la banda da 64 kbit/sec. a 2 Mbit/s. Questo viene detto un "flusso primario".
Il segnale telefonico viene campionato alla frequenza di 8 KHz, quindi un singolo segnale telefonico è costitiuto da un campione sonoro di 8 bit ogni 125 μs. Il segnale multiplato contiene 32 campioni da 8 bit ogni 125 μs.
Il gestore invece di posare 30 doppini dedicati, ne posa uno con caratteristiche elettriche migliori per tutti risparmiando quasi 10 volte sui costi di cablaggio.
Nel multiplexing a divisione di frequenza si utilizzano 10 frequenze diverse in modo che la portante conduca delle sottoportanti, ossia dove transita un segnale ne transitano 10 con frequenze abbastanza distanti da non interferire. Questa tecnica è ormai in disuso nella telefonia, sostituita dalla multiplazione a divisione di tempo e dal segnale digitale.
Una applicazione ancora popolare della multiplazione a divisione di frequenza è l'ADSL, dove su un doppino vengono multiplati un segnale analogico (la conversazione telefonica tradizionale), e i due segnali digitali della connessione internet. Questa operazione è svolta da un apparato detto DSLAM, installato nella centrale telefonica, e dal modem ADSL in casa dell'utente.
