1. 多路復用的概念
數據信息在網(wǎng)絡(luò )通信線(xiàn)路中傳輸時(shí),要占用通信信道。如何提高通信信道的利用率,尤其是在遠程傳輸時(shí)提高通信信道的利用率是非常重要的。如果一條通信線(xiàn)路只能為一路信號所使用,那么這路信號要支付通信線(xiàn)路的全部費用,成本就比較高,其他用戶(hù)也因為不能使用通信線(xiàn)路而不能得到服務(wù)。所以,在一條通信線(xiàn)路上如果能夠同時(shí)傳輸若干路信號,則能降低成本,提高服務(wù)質(zhì)量,增加經(jīng)濟收益。這種在一條物理通信線(xiàn)路上建立多條邏輯通信信道,同時(shí)傳輸若干路信號的技術(shù)就叫做多路復用技術(shù)。
多路復用技術(shù)可以分為頻分多路復用、波分多路復用和時(shí)分多路復用。
2. 頻分多路復用(FDM, Frequency-Division Multiplexing)
我們考慮一下中波無(wú)線(xiàn)電廣播的例子,這是一條利用空間無(wú)線(xiàn)電波傳輸信號的物理通信線(xiàn)路。中波廣播頻率的帶寬是從535 kHz到1605 kHz。這個(gè)通信信道上又按照不同的頻率劃分成為若干個(gè)子信道,每個(gè)子信道的帶寬是9 kHz,每個(gè)子信道供給廣播電臺的一個(gè)頻道使用。例如天津廣播電臺交通頻道的中心頻率是567 kHz,生活頻道的中心頻率是1386 kHz。各個(gè)廣播電臺在這些子信道上同時(shí)進(jìn)行信號傳輸而互不干擾,這就是一個(gè)由頻率進(jìn)行劃分的多路復用技術(shù)的具體例子。
頻分多路復用技術(shù)就是如何實(shí)現載波頻率的取得、信號對載波的調制、調制信號的接收、濾波和解調的技術(shù)。我們所用的收音機就是一個(gè)頻分多路復用接收器,而廣播電臺則是頻分多路復用發(fā)射器。
3. 波分多路復用(WDM, Wave-Division Multiplexing )
波分多路復用技術(shù)主要應用在光纖通道上。
波分多路復用實(shí)質(zhì)上也是一種頻分多路復用技術(shù)。由于在光纖通道上傳輸的是光波,光波在光纖上的傳輸速度是固定的,所以光波的波長(cháng)和頻率有固定的換算關(guān)系。由于光波的頻率較高,使用頻率來(lái)表示就不很方便,所以改用波長(cháng)來(lái)進(jìn)行表示。在一條光纖通道上,按照光波的波長(cháng)不同劃分成為若干個(gè)子信道,每個(gè)子信道傳輸一路信號就叫做波分多路復用技術(shù)。在實(shí)際使用中,不同波長(cháng)的光由不同方向發(fā)射進(jìn)入光纖之中,在接收端再根據不同波長(cháng)的光的折射角度不同,再分解成為不同路的光信號由各個(gè)接收端分別接收。
4. 時(shí)分多路復用(TDM, Time-Division Multiplexing)
和頻分多路復用技術(shù)和波分多路復用技術(shù)不同,時(shí)分多路復用技術(shù)不是將一個(gè)物理信道劃分成為若干個(gè)子信道,而是不同的信號在不同的時(shí)間輪流使用這個(gè)物理信道。通信時(shí)把通信時(shí)間劃分成為若干個(gè)時(shí)間片,每個(gè)時(shí)間片占用信道的時(shí)間都很短。這些時(shí)間片分配給各路信號,每一路信號使用一個(gè)時(shí)間片。在這個(gè)時(shí)間片內,該路信號占用信道的全部帶寬。
(1)同步時(shí)分多路復用技術(shù)(STDM,Synchronization Time-Division Multiplexing)
這種技術(shù)按照信號的路數劃分時(shí)間片,每一路信號具有相同大小的時(shí)間片。時(shí)間片輪流分配給每路信號,該路信號在時(shí)間片使用完畢以后要停止通信,并把物理信道讓給下一路信號使用。當其他各路信號把分配到的時(shí)間片都使用完以后,該路信號再次取得時(shí)間片進(jìn)行數據傳輸。這種方法叫做同步時(shí)分多路復用技術(shù)。
同步時(shí)分多路復用技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是控制簡(jiǎn)單,實(shí)現起來(lái)容易。缺點(diǎn)是如果某路信號沒(méi)有足夠多的數據,不能有效地使用它的時(shí)間片,則造成資源的浪費;而有大量數據要發(fā)送的信道又由于沒(méi)有足夠多的時(shí)間片可利用,所以要拖很長(cháng)一段的時(shí)間,降低了設備的利用效率。
(2)異步時(shí)分多路復用技術(shù)(ATDM,Asynchronism Time-Division Multiplexing)
為了提高設備的利用效率,可以設想使有大量數據要發(fā)送的用戶(hù)占有較多的時(shí)間片,數據量小的用戶(hù)少占用時(shí)間片,沒(méi)有數據的用戶(hù)就不再分配時(shí)間片。這時(shí),為了區分哪一個(gè)時(shí)間片是哪一個(gè)用戶(hù)的,必須在時(shí)間片上加上用戶(hù)的標識。由于一個(gè)用戶(hù)的數據并不按照固定的時(shí)間間隔發(fā)送,所以稱(chēng)為“異步”。這種方法叫做異步時(shí)分多路復用技術(shù),也叫做統計時(shí)分多路復用技術(shù)(STDM,Statistic Time-Division Multiplexing)。這種方法提高了設備利用率,但是技術(shù)復雜性也比較高,所以這種方法主要應用于高速遠程通信過(guò)程中,例如,異步傳輸模式ATM。

