8、多路复用技术

这一节，我们介绍信道的多路复用，作为数据通信基础的收尾知识点，这个知识点并没有特别复杂的地方，主要是理解不同的复用技术的特点，在一些考试中也没有多少考点，或者说不做重点。

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多路复用技术

先从字面上来理解，多路复用，大概的意思就是，把多路来源的信号通过一定的技术处理，让它们在同一条信道上传输而不产生相互的干扰。

我们想象这样一种情况，有6个用户，用户1、用户2、用户3，分别要和用户4、用户5、用户6进行通信，那么在用户1和4、2和5、3和6之间都要单独使用一条信道，这样总共就需要三条信道。

虽然上面的例子，看起来没有不合理的地方，但是如果用户数不止6个呢，有10个、20个、30个，那么总共算起来就需要十几条信道了，如果用户数量更多，那么需要的信道也就更多了，如果这其中有某几对用户，需要通信的次数很少，那么他们之间的这条信道资源就被浪费了。

所以，针对这种问题，提出了多路复用的解决方案，就是在发送端使用一个复用器，把多路来源的信号复用到一起，让多个用户合起来使用一个共享信道进行通信，在接收端使用一个分用器，把合起来传输的信息分别送到相应的目的端。

当然也不是所有情况下都要复用，复用技术适合用在用户数很多，也就是信号来源很多的情况下。如果就只有两对用户要通信，还要安装专门的复用器、分用器、共享信道，付出的费用代价就得不偿失了。

下面我们介绍常见的多路复用技术，理解它们的特点。

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频分复用（FDM）

频分复用技术是最简单的复用方法，它的基本思想是：把一条共享的信道，按照频率范围划分为多个固定的频带，每个频带都有固定的频率范围。用户在分配到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带。

时分复用（TDM）

时分复用技术是基于时间片对信道进行划分的，将时间划分为一段段等长的TDM帧，每一个时分复用的用户在每一个TDM帧中占用固定序号的时间片，每一个用户所占用的时间片周期性的在信道上出现。

如果感觉理解不了上面那段话，可以这样想象：有4个用户，他们每个人都占用共享信道上一毫秒的时间片，第一个毫秒的时候，用户1发送一个数据，第二毫秒的时候轮到用户2发送，以此类推，到第5毫秒的时候就又轮回来，用户1、用户2……

下面，我们给出示意图，观察FDM和TDM技术：

统计时分复用（STDM）

STDM是在TDM技术的基础上发展而来的，主要是解决了TDM技术的一个弊端。

在TDM的思想中，每个用户都占有一个等长的时间片，轮流使用信道资源，但是计算机发送数据有一个特点叫突发性，或者叫异步性，就是说用户也不能确定在什么时候发送一次数据，这样的话，如果在一段时间内，某个用户没有数据要发送，而在属于此用户使用时间之内，其它用户也不能抢占这个资源，那么分配给此用户的时间片资源就被浪费了。

针对这个弊端，提出了统计时分复用，各用户准备好要发送数据之后，随时就可以发往复用器中的缓存，然后复用器依次扫描缓存，把缓存中的数据放入STDM帧中，对没有用户数据的缓存就跳过去，等到一个STDM帧放慢了数据，就放到信道上发送出去。

因此，我们看出，STDM帧不是固定分配时间片，而是按需动态分配时间片，大大提高了信道的利用率。

波分复用（WDM）

波分复用是针对于光纤介质专用的复用技术，是利用光波的不同波长来划分信道的。在波分复用中，用到的设备被称作光复用器和光分用器，或者称为合波器、分波器。

随着光纤线路的普及，波分复用技术也随之发展，最初人们只能在一根光纤上复用两路光信号，后来可以做到复用几十路甚至更多，我们把这种称作密集波分复用（DWDM），被广泛应用到各个领域。

关于多路复用技术，我们就先介绍这么多，其实还有其它的复用技术，我们以后放到无线网专栏中再详细的学习。至此，数据通信基础知识已经全部讲完，下一节我们将开启TCP/IP的最底层——物理层的知识学习。

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参考教材：谢希仁《计算机网络》第七版