Multiplexování
Ve světě počítačových sítí, stejně tak jako ve světě telekomunikací, velmi často dochází k situacím, kdy je zapotřebí využít jednu a tu samou přenosovou cestu pro více přenosů současně - například pro současný přenos více telefonních hovorů, či pro přenos dat od různých odesilatelů, směřujících k různým příjemcům. Způsobů, jak něco takového udělat, je samozřejmě více.
V tomto dílu nám tedy půjde o něco, co bychom si v prvním přiblížení mohli představit jako „logické" rozdělení jedné a téže „fyzické" přenosové cesty. Možnost současného přenosu více telefonních hovorů, citovaná již v podtitulku, je přitom docela vhodným příkladem motivace, proč něco takového dělat. Mějme ale na paměti, že dnes nám půjde právě a pouze o využívání jednotlivých přenosových cest, a nikoli již o to, jak se takovéto přenosové cesty vzájemně propojují v různých mezilehlých uzlech (telefonních ústřednách, směrovačích, mostech apod.) - to by nás totiž zavedlo do oblasti takových technik, jako je přepojování okruhů a přepojování paketů (a to si necháme na příště).
Frekvenční multiplex
Zamysleme se nejprve nad tím, jaké důvody mohou vést lidi od spojů k tomu, aby potřebovali přenášet více telefonních hovorů současně po jedné přenosové cestě, resp. po jednom spoji - když přeci každý telefon je připojen na samostatný kus drátu, který vede až k nejbližší telefonní ústředně (tzv. účastnickou přípojku). Důvodem je právě to, že mezi jednotlivými telefonními ústřednami nevedou stovky a tisíce jednotlivých „drátů", které by bylo možné plně vyhradit jednotlivým telefonním hovorům. Místo toho mezi ústřednami vede několik málo spojů s větší přenosovou kapacitou, a po nich se pak přenáší více telefonních hovorů najednou.
 |
Důležité je přitom uvědomit si, že právě popsaný frekvenční multiplex je ryze analogovou technikou. K jejímu korektnímu fungování bylo nutné jednotlivé telefonní hovory ještě oddělit vhodnými „odstupy", které nakonec vedly ke spotřebě celkem 4 kHz na jeden telefonní hovor. I tak by ale mělo být na první pohled zřejmé, že čím užší pásmo zabírá jeden hovor (i s nezbytnými „odstupy"), tím více hovorů je možné přenést po pevně dané přenosové cestě mezi telefonními ústřednami - už tušíte, proč lidé od spojů uměle omezili šířku pásma jednotlivým telefonním hovorů na oněch 3,1 kHz, které pak vzhledem k Shannonovu teorému nedovolují rychlejší datové přenosy než cca 30 kilobitů za sekundu?
Časový multiplex
 |
Představu časového multiplexu ukazuje dnešní druhý obrázek - vše je založeno na myšlence, že digitálně fungující přenosová cesta je pravidelně, podle předem známého a definovaného postupu, přidělována jednotlivým dílčím kanálům, na předem známé a definované časové úseky - v nejjednodušším případě cyklicky, každému na stejnou dobu. Důležité přitom je právě onen „předem známý a definovaný" způsob, který příjemci umožňuje kdykoliv si domyslet, komu patří to co v daném okamžiku „vylézá" na druhé straně přenosové cesty - aniž by přitom samotná přenášená data musela nějakým explicitním způsobem identifikovat, co jsou zač.
Statistický multiplex
Časový multiplex tedy dokáže rozdělit jednu společnou přenosovou kapacitu na několik dílčích částí (dílčích logických kanálů, obecně různě velkých) takovým způsobem, že každý dílčí kanál má garantovánu svou přenosovou kapacitu. Dokáže-li ji rovnoměrně využít, je všechno v pořádku, a technika časového multiplexu je v takovém případě celkem optimálním řešením s minimální (nulovou) režií na rozdělení původní přenosové kapacity.
 |
Řešením je až tzv. statistický multiplex, který přenosovou kapacitu společné přenosové cesty přiděluje podle momentální potřeby - a dokáže tudíž pružně reagovat na to, kdy jeden dílčí kanál potřebuje „více", a druhému momentálně stačí "méně". Statistický multiplex má ale oproti časovému multiplexu značně stíženou roli v tom, že již nemůže předem počítat s nějakým pevně daným způsobem rozdělení přenosového spoje v čase, jako je tomu u časového multiplexu. Příjemce pak ale nemůže apriorně tušit, komu patří to co právě „vylézá" z druhého konce přenosové cesty.
Jediným možným řešením je pak to, aby přenášená data sama říkala, co jsou zač a komu patří - neboli opatřit je vhodnou hlavičkou s nezbytnými identifikačními údaji. Tím samozřejmě vzniká určitá dodatečná režie, protože i tyto hlavičky spotřebovávají určitou část společné přenosové kapacity. O tom, zda je tato dodatečná režie vyvážena účelnějším využitím celého spoje, nebo zda je naopak zbytečně velká ( a výhodnější by byl časový multiplex), rozhoduje povaha přenosů po jednotlivých dílčích kanálech, které společnou přenosovou cestu sdílí. Obecně lze říci asi tolik, že pro potřeby „typických" datových přenosů, jako třeba přenosů souborů, el. pošty či vzdáleného přihlašování (které mají spíše nárazovitý charakter), je vhodnější statistický multiplex. Naproti tomu pro multimediální přenosy a přenosy živého zvuku a obrazu (které mají rovnoměrnější charakter a mnohdy vyžadují garanci dostupné přenosové kapacity) je naopak výhodnější multiplex časový.