信道复用技术

信道复用技术

​ 如果A1,B1,C1要单独与A2,B2,C2单独通信，可以使用三个信道来实现，但是随着通信规模的增大，这样显然不现实。通过在发送端使用一个复用器，接收端使用分用器，就可以使用一个共享信道来实现多信道复用。

1、频分复用FDM

​ 假设由N路信号要在一个信道中传送，可以通过调制的方法，把各路信号分别搬到合适的频率位置，使彼此之间不产生干扰，各路信号就在所分配的信道中传送。频分复用的各路信号在同样的时间占用不同的带宽（频率带块）资源。

2、时分复用TDM

​ 将时间划分为一段段等长的时分复用帧，每一路信号在每一个TDM帧中占用固定序号的时隙。每一路信号所占用的时隙周期性的出现（其周期就是TDM帧的长度）。所以TDM信号也称等时信号。时分复用的所有用户是在不同的时间占用同样的频带宽度。

3、统计时分复用STDM

​ 当使用时分复用系统传送计算机数据时，由于计算机数据的突发性质，一个用户对已经分配到的子信道的利用率一般是不高的。当用户在某一段时间暂时无数据传输时(例如用户正在键盘上输入数据或正在浏览屏幕上的信息)，那就只能让已经分配到手的子信道空闲着，而其他用户也无法使用这个暂时空闲的线路资源。当某用户暂时无数据发送时，在时分复用帧中分配给该用户的时隙只能处于空闲状态，其他用户即使一直有数据要发送，也不能使用这些空闲的时隙。这就导致复用后的信道利用率不高。

​ 对TDM改进后就有了统计时分复用STDM， 集中器常使用STDM。

​ 统计时分复用使用STDM帧来传送复用的数据。但每一个STDM 帧中的时隙数小于连接在集中器上的用户数。各用户有了数据就随时发往集中器的输入缓存,然后集中器按顺序依次扫描输入缓存，把缓存中的输入数据放入 STDM 帧中。对没有数据的缓存就跳过去。当一个帧的数据放满了,就发送出去。可以看出，STDM 帧不是固定分配时隙，而是按需动态地分配时隙。因此，统计时分复用可以提高线路的利用率。我们还可看出，在输出线路上，某一个用户所占用的时隙并不是周期性地出现的。因此，统计时分复用又称为异步时分复用，而普通的时分复用称为同步时分复用。虽然统计时分复用的输出线路上的数据率小于各输入线路数据率的总和，但从平均的角度来看，这二者是平衡的。由于 STDM 帧中的时隙并不是固定地分配给某个用户的，因此在每个时隙中还必须有用户的地址信息，这是统计时分复用必须有的和不可避免的一些开销。

4、波分复用

​ 波分复用 WDM就是光的频分复用。最初，只能在一根光纤上复用两路光载波信号。这种复用方式称为波分复用。随着技术的发展，在一根光纤上复用的光载波信号的路数越来越多。现在已能做到在一根光纤上复用几十路或更多路数的光载波信号。于是就使用了密集波分复用DWDM。例如,每一路的数据率是40 Gbit/s，使用DWDM后，如果在一根光纤上复用64路，就能够获得2.56 Tbit/s 的数据率。

​ 有8路传输速率均为2.5 Gbit/s 的光载波(其波长均为1310 nm)，经光的调制后，分别将波长变换到1550~1557 nm，每个光载波相隔很短（间隔一般是0.8 nm或1.6 nm)。这8个波长很接近的光载波经过光复用器(波分复用的复用器又称为合波器)后，就在一根光纤中传输。因此，在一根光纤上数据传输的总速率就达到了8x2.5 Gbit/s=20 Gbit/s。但光信号传输了一段距离后就会衰减，因此必须对衰减了的光信号进行放大才能继续传输。现在已经有了很好的掺铒光纤放大器EDFA。它是一种光放大器，不需要像以前那样复杂，先把光信号转换成电信号，经过电放大器放大后，再转换成为光信号，而是直接对光信号进行放大。

5、码分复用CDM

​ 码分复用是一种共享信道的方法。当码分复用信道为多个不同底质的用户所共享时，就称为码分多址CMDA。每一个用户可以在同样的时间使用同样的频带进行通信。各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此个用户之间不会造成干扰，具有很强的抗干扰能力，其频谱类似于白噪声，不易被发现。