মাল্টিপ্লেক্সিং — FDM, TDM, WDM

১ · মাল্টিপ্লেক্সিং কী ও কেন দরকার

মাল্টিপ্লেক্সিংMultiplexingএকটি একক ফিজিক্যাল মাধ্যম (কেবল, ফাইবার, রেডিও চ্যানেল) দিয়ে একাধিক স্বতন্ত্র সিগন্যাল/ব্যবহারকারীর ডেটা একসাথে পাঠানোর কৌশল। একটি একক তার, ফাইবার বা রেডিও চ্যানেল বসানো ব্যয়বহুল — তাই প্রতিটি ব্যবহারকারীর জন্য আলাদা আলাদা মাধ্যম না বসিয়ে, একটিমাত্র শেয়ার্ড মাধ্যমে একাধিক সিগন্যাল একসাথে পাঠানোর কৌশলই মাল্টিপ্লেক্সিং। M1/L05-এ আমরা দেখেছি ট্রান্সমিশন মিডিয়া ব্যয়বহুল হতে পারে (বিশেষ করে ফাইবার বসানো) — মাল্টিপ্লেক্সিং সেই একই বিনিয়োগ থেকে সর্বোচ্চ মূল্য বের করে আনে।

তিনটি প্রধান কৌশল আছে — FDM (ফ্রিকোয়েন্সি ভাগ করা), TDM (সময় ভাগ করা), আর WDM (ফাইবারে আলোর ওয়েভলেংথ ভাগ করা, মূলত FDM-এরই একটি বিশেষ রূপ)।

২ · FDM — Frequency Division Multiplexing

FDMFrequency Division Multiplexingউপলব্ধ ব্যান্ডউইথকে আলাদা আলাদা ফ্রিকোয়েন্সি ব্যান্ডে ভাগ করা — প্রতিটি সিগন্যাল তার নিজস্ব ব্যান্ডে সার্বক্ষণিকভাবে চলতে থাকে। উপলব্ধ ব্যান্ডউইথকে (M1/L06) একাধিক আলাদা ফ্রিকোয়েন্সি ব্যান্ডে ভাগ করে, প্রতিটি সিগন্যাল/ব্যবহারকারীকে তার নিজস্ব একটি ব্যান্ড দেওয়া হয় — সবগুলো ব্যান্ড একই সময়ে সমান্তরালভাবে সক্রিয় থাকে। এটি প্রথাগত রেডিও/টিভি সম্প্রচারের ভিত্তি — প্রতিটি স্টেশনের নিজস্ব ফ্রিকোয়েন্সি ব্যান্ড থাকে, তাই আপনি ডায়াল ঘুরিয়ে যেকোনো একটি বেছে নিতে পারেন। আধুনিক WiFi-ও একাধিক চ্যানেলে (ফ্রিকোয়েন্সি ব্যান্ডে) কাজ করে একই ধারণা ব্যবহার করে।

৩ · TDM — Time Division Multiplexing

TDMTime Division Multiplexingপ্রতিটি সিগন্যাল সম্পূর্ণ ব্যান্ডউইথ পায়, কিন্তু শুধু একটি ছোট, ঘূর্ণায়মান সময়-স্লটের জন্য। পদ্ধতিতে প্রতিটি সিগন্যাল পুরো ব্যান্ডউইথ ব্যবহার করতে পারে, কিন্তু শুধুমাত্র একটি সংক্ষিপ্ত সময়-স্লটের জন্য — স্লটগুলো ব্যবহারকারীদের মধ্যে পালাক্রমে ঘোরে। প্রথাগত ডিজিটাল ফোন লাইনগুলো এভাবেই কাজ করত।

• সিনক্রোনাস TDM — প্রতিটি ব্যবহারকারীকে একটি নির্দিষ্ট, পূর্ব-নির্ধারিত স্লট দেওয়া হয়, প্রতি রাউন্ডে — সেই ব্যবহারকারীর কাছে পাঠানোর মতো কিছু না থাকলেও স্লটটি তার জন্যই সংরক্ষিত থাকে (নষ্ট হয়ে যায়)।
• স্ট্যাটিস্টিক্যাল (অ্যাসিনক্রোনাস) TDM — স্লট গতিশীলভাবে বরাদ্দ করা হয়, শুধুমাত্র যাদের সত্যিই পাঠানোর ডেটা আছে তাদের — অলস ব্যবহারকারীদের বাদ দিয়ে অনেক বেশি দক্ষ। আধুনিক ইন্টারনেটের প্যাকেট-সুইচিং এই ধারণার সাথেই অনেক বেশি মিলে যায় — কোনো ব্যবহারকারী ডেটা পাঠাতে না চাইলে, তার জন্য কোনো ব্যান্ডউইথ নষ্ট হয় না।

৪ · WDM — Wavelength Division Multiplexing

WDMWavelength Division Multiplexingফাইবার অপটিক-নির্দিষ্ট FDM — একই ফাইবার স্ট্র্যান্ডে একাধিক আলোর ওয়েভলেংথ (রঙ) একসাথে বহন করা। মূলত FDM-এরই একটি ফাইবার-অপটিক-নির্দিষ্ট সংস্করণ — একই ফাইবার স্ট্র্যান্ডে একাধিক আলোর ওয়েভলেংথ (রঙ) একসাথে বহন করা হয়, প্রতিটি ওয়েভলেংথ একটি স্বতন্ত্র "চ্যানেল" হিসেবে কাজ করে। এটি লং-হল ফাইবার ব্যাকবোন লিংকে ব্যবহৃত হয় — নতুন ফাইবার বসানোর বদলে, একই ফাইবারে আরও ওয়েভলেংথ যোগ করে ক্যাপাসিটি বহুগুণ বাড়ানো যায়।

# সিনক্রোনাস TDM বনাম স্ট্যাটিস্টিক্যাল TDM — একটি সিমুলেশন
# ৪টি সোর্স, প্রতিটির ৬ রাউন্ডের ট্রাফিক প্যাটার্ন (None মানে সেই রাউন্ডে পাঠানোর কিছু নেই)
traffic = {
    "A": ["p1", "p2", None, None, "p3", None],
    "B": [None, "p1", "p2", None, None, None],
    "C": ["p1", None, None, "p2", "p3", "p4"],
    "D": [None, None, None, None, None, "p1"],
}
num_rounds = 6
sources = list(traffic.keys())

def synchronous_tdm(traffic, num_rounds, sources):
    """প্রতিটি সোর্স প্রতি রাউন্ডে একটি নির্দিষ্ট স্লট পায় -- ডেটা না থাকলেও স্লট ব্যবহৃত (নষ্ট) হয়।"""
    slots_used = 0
    for r in range(num_rounds):
        for s in sources:
            slots_used += 1
            pkt = traffic[s][r]
            status = "SENT" if pkt else "WASTED (idle)"
            print(f"  রাউন্ড {r}, স্লট -> {s}: {status}")
    return slots_used

def statistical_tdm(traffic, num_rounds, sources):
    """শুধু যেসব সোর্সের কাছে সত্যিই ডেটা আছে, তাদেরই স্লট দেওয়া হয়।"""
    slots_used = 0
    for r in range(num_rounds):
        for s in sources:
            pkt = traffic[s][r]
            if pkt is not None:
                slots_used += 1
                print(f"  রাউন্ড {r}, স্লট -> {s}: SENT")
    return slots_used

print("=== সিনক্রোনাস TDM ===")
sync_slots = synchronous_tdm(traffic, num_rounds, sources)
print("\n=== স্ট্যাটিস্টিক্যাল TDM ===")
stat_slots = statistical_tdm(traffic, num_rounds, sources)

print(f"\nসিনক্রোনাস TDM মোট স্লট ব্যবহার:    {sync_slots}")
print(f"স্ট্যাটিস্টিক্যাল TDM মোট স্লট ব্যবহার: {stat_slots}")
print(f"স্ট্যাটিস্টিক্যাল TDM কতটা কম স্লট ব্যবহার করলো: {sync_slots - stat_slots} স্লট বাঁচলো")