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統計的多重化は、通信リンク共有の一種で、動的帯域幅割り当て (DBA) に非常に似ています。統計的多重化では、通信チャネルが任意の数の可変ビットレート デジタル チャネルまたはデータ ストリームに分割されます。リンク共有は、各チャネルを介して転送されるデータ ストリームの瞬間的なトラフィック需要に合わせて調整されます。これは、一般的な時分割多重化 (TDM) や周波数分割多重化 (FDM) などのリンクの固定共有を作成する代わりに使用できます。統計的多重化を正しく実行すると、統計的多重化によってリンク使用率が向上し、統計的多重化ゲインと呼ばれる効果が得られます。
統計的多重化は、パケット モードまたはパケット指向通信によって実現され、特にパケット交換コンピュータ ネットワークで利用されています。各ストリームはパケットに分割され、通常は先着順に非同期で配信されます。別の方法として、パケットは、公平なキューイングや差別化されたサービス品質および/または保証されたサービス品質のためのスケジューリング規則に従って配信される場合があります。
アナログ チャネル (たとえば、無線チャネル) の統計的多重化は、次の方式によっても実現されます。
- ランダム周波数ホッピング直交周波数分割多重アクセス (RFH-OFDMA)
- 異なる拡散コードまたは拡散係数の量を異なるユーザーに割り当てることができるコード分割多重アクセス (CDMA)。
統計的多重化は通常、各データ ストリームにリソースを事前に割り当てるサービスではなく、「オンデマンド」サービスを意味します。統計的多重化方式では、ユーザー データの送信は制御されません。
静的TDMとの比較
時間領域統計多重化 (パケット モード通信) は、時分割多重化(TDM) に似ていますが、すべてのTDMでデータ ストリームを同じ繰り返しタイム スロットに割り当てるのではなく、各データ ストリームにタイム スロット (固定長) またはデータ フレーム(可変長) が割り当てられます。これらのタイム スロットまたはデータ フレームは、ランダムな順序でスケジュールされているように見え、さまざまな遅延が発生します (TDM では遅延は固定です)。
統計的多重化により、帯域幅を可変数のチャネル間で任意に分割できます (TDM ではチャネル数とチャネル データ レートは固定です)。
統計的多重化により、スロットが無駄にならないことが保証されます (TDM ではスロットが無駄になる可能性があります)。リンクの伝送容量は、パケットを持つユーザーのみによって共有されます。
OSIモデルやTCP/IPモデルでは、物理層では静的TDMなどの回線交換が行われ、データリンク層以上 では統計的多重化が行われます。
チャネル識別
統計多重化では、各パケットまたはフレームには、チャネル/データ ストリーム識別番号、または (データグラム通信の場合) 完全な宛先アドレス情報が含まれます。
使用法
統計的多重化の例は次のとおりです。
- デジタル TV伝送用のMPEGトランスポート ストリーム。統計的多重化は、データ レートが異なる複数のビデオ、オーディオ、およびデータ ストリームを帯域幅制限のあるチャネルで伝送できるようにするために使用されます (統計的多重化装置を参照)。パケットの長さは一定です。チャネル番号はプログラム ID (PID) で示されます。
- UDPおよびTCPプロトコルでは、複数のアプリケーション プロセスからのデータ ストリームが多重化されます。パケットの長さはさまざまです。ポート番号はチャネル識別番号 (およびアドレス情報) を構成します。
- X.25およびフレーム リレーパケット交換プロトコルでは、パケットの長さはさまざまで、チャネル番号は仮想接続識別子 (VCI) で示されます。X.25 プロトコル スイートを使用する X.25 プロバイダーの国際的な集合は、1980年代から1990年代初頭にかけては「パケット交換ネットワーク」としてよく知られていました。
- 非同期転送モードのパケット交換プロトコル。パケットの長さは固定です。チャネル識別番号は、仮想接続識別子(VCI) と仮想パス識別子(VPI) で構成されます。
統計マルチプレクサ
たとえば、デジタル オーディオおよびビデオ放送では、統計マルチプレクサは、固定帯域幅のプールを複数のサービスまたはさまざまなビットレートのストリーム間で共有することにより、放送局が特定の帯域幅で最大数のオーディオ サービスまたはビデオ サービスを提供できるようにするコンテンツ集約デバイスです。マルチプレクサは、各サービスにリアルタイムのニーズに必要な帯域幅を割り当てるため、複雑なシーンのサービスには、それほど複雑でないシーンのサービスよりも多くの帯域幅が割り当てられます。この帯域幅共有技術により、可能な限り低い集約帯域幅で最高のビデオ品質が得られます。
参照
外部リンク
- 統計的多重化の例（実際の DVB-T 多重化からのチャート）