Вибухова природа трафіку, властива мереж передачі даних, привела до розробки більш гнучкого методу мультиплексування - статистичного. У цьому методі тайм-слоти б приписував жорстко за каналами і можуть більш вільно розподілятися під приходять по різних каналах дані. Часи прибуття даних, а не номери низькошвидкісних каналів визначають послідовність, в якій дані від різних каналів розміщуються в тайм-слоти. Кожен раз, коли тайм-слот випускається в мультиплексную лінію, мультиплексор додає до нього спеціальний ідентифікатор, за яким демультиплексор на іншому кінці визначає, в який вихідний канал перенаправити вміст даного тайм-слота. Якщо на вхід мультиплексора дані не надходять, то він передає порожні тайм слоти з порожніми полями ідентифікаторів. Асинхронність виражається не в асинхронному випущенні тайм-слотів - вони слідують строго регулярно, а в допустимості асинхронного розміщення приходять даних в тайм-слоти.
Зауважимо, що ідентифікатор, виконуючи дуже важливу функцію в цьому методі мультиплексування, є службовою інформацією і, таким чином, зменшує смугу, яка могла б використовуватися під передачу даних.
Статистичний TDM мультиплексор надає додатком таку смугу, яку вона запитує, якщо, звичайно, ця величина не перевищує вільної ємності мультиплексной лінії. Сумарна величина смуг пропускання низькошвидкісних каналів, що входять в мультиплексор, може перевершувати смугу пропускання швидкісного каналу. Гра йде на те, що не всі низькошвидкісні додатки здійснюють одночасно передачу.
Статистичне мультиплексування вимагає більш складного управління і значно більшою обчислювальної потужності від обладнання.
Спочатку статистичне мультиплексування було використано в мережах з протоколом Х.25, пізніше - в мережах Frame Relay і АТМ.
Приклад 5.1. Розрахунок продуктивності статистичного мультиплексора.
Допущення. Розглянемо роботу гіпотетичного статистичного 4-канального мультиплексора, рис. 5.7 а [7]. Нехай максимальна швидкість (смуга пропускання) кожного з 4-х вхідних каналів становить 100 біт / с, а вхідні дані представляються 8-бітними символами в обкладинках «старт» і «стоп» бітів, В процесі мультиплексування біти «старт» і «стоп» скидаються, а два додаткових біти - поле ідентифікатора - додаються до тайм-слотів в мультиплексному каналі, що призводить до загальної довжини 10 біт для тайм-слота.
Відхилення. Через нерегулярності вхідних потоків, середня швидкість по кожному з низькошвидкісних каналів менше 100 біт / с. Мультиплексний канал працює на швидкості 200 біт / с. Таким чином, смуга пропускання мультиплексного каналу в два рази менше сумарною ємності 4-х низькошвидкісних каналів. Кожен символ, який прибуває на мультиплексор, перетворюється у відповідний тайм-слот. Якщо символи з різних каналів приходять на мультиплексор одночасно, вони обробляються послідовно відповідно до предустановками. За умов рис. 5.7 а середня бітова швидкість по першому каналу дорівнює 40 біт / с, по другому -50 біт / с, по третьому - 40 біт / с, по четвертому - 30 біт / с. В результаті середня бітова вхідні швидкість дорівнює 160 біт / с. Завантаженість мультиплексного каналу становить 80% (заповнені 16 слотів з 20). Ефективність коду дорівнює 80% - кожен тайм-слот містить двухбітний ідентифікатор, внаслідок чого корисна інформація становить 8 біт з 10-ти в тайм-слоті, в вихідна швидкість - 160 біт / с (вихід 64% = завантаженість х ефективність коду).
Для порівняння на рис. 5.7 б наведені параметри роботи синхронного мультиплексора. Ефективність коду 100% є наслідком відсутності при синхронному мультиплексировании службових ідентифікаторів у тайм-слотів.
Мал. 5.7. Схема роботи статистичного (а) і синхронного (б) мультиплексорів
інверсне мультиплексування
Якщо звичайне мультиплексування об'єднує n низькошвидкісних каналів в один високошвидкісний, то інверсне мультиплексування можна розглядати як зворотну процедуру, тобто як спосіб передачі швидкісного потоку даних за допомогою декількох незалежних каналів меншою смуги пропускання, які існують на проміжному ділянці між точками входу і виходу швидкісного потоку.
На приймальній стороні інверсний демультиплексор отримує інформацію з різних каналів і проводить збірку сигналу - ця процедура може вимагати переупорядковування потоків з різних сегментів і компенсації затримок, що виникають в різних низькошвидкісних сегментах. Принципи роботи інверсного мультиплексора показані на рис. 5.8.
Мал. 5.8. інверсний мультиплексор
Інверсне мультиплексування в ВОЛЗ. При передачі широкосмугового сигналу по волокну на дуже великі відстані (до 1000 км і більше) доводиться рахуватися з загасанням і дисперсією сигналу в волокні. Загасання можна компенсувати за допомогою оптичних підсилювачів (EDFA), встановлених на проміжних вузлах. Дисперсію також можна зменшувати, використовуючи спеціальні методи компенсації дисперсії, але лише до певної межі. Крім того, оптичні підсилювачі вносять додатковий шум. З двох оптичних сигналів менше схильний до впливу шуму і дисперсії той сигнал, який модулюється меншою частотою. В даний час опрацьовуються проекти побудови міських оптичних супермагістраль на швидкості 10/100 Гбіт / с. У прикладі 2.5 наведено оцінку максимальної відстані для каналу з частотою 100 ГГц - 20 км. При по-будові інтермереж такий же високої пропускної здатності, єдиний спосіб передати широкосмуговий сигнал - це розбити його на безліч низькошвидкісних сигналів, рис. 5.9. В результаті мультиплексний сигнал, представлений безліччю довжин хвиль, краще протистоїть впливу дисперсії і вноситься шуму оптичних підсилювачів в протяжної лінії. У розглянутому прикладі інверсне мультиплексування поєднане з частотним (тимчасовим) мультиплексированием.