信道复用技术

信道复用技术

姓名：李睿

摘要:

复用是通信技术中的基本概念。在计算机网络中的信道广泛地使用各种复用技术。

Abstract::

Multiplexing is the basic concept of communication technology.Multiplexing technology is widely used in various fields in channel of computer network.

关键词：

复用技术，信道

简介：

信道复用技术分为频分复用，时分复用，波分复用，码分复用，空分复用，统计复用，极化波复用。

发展综述：

电话、电视网之间的信号传输最初是通过模拟信号来传输的,而后出现的计算机网络间的信号传输则依赖于数字信号。由于电话、电视网已经发展到了相当大的规模,如何利用模拟信号传输数字信号信息,使得语音、图像和计算机网络数据信号在同一个网络上传输,就成为通信界自然而然研究的方向。而信道复用技术就是从不同角度来解决这个问题的一种尝试。

自2011年9月，近几十年来，无线通信经历了从模拟到数字，从固定到移动的重大变革。而就移动通信而言，为了更有效地利用有限的无线频率资源，时分多址技术（TDMA）、频分多址技术（FDMA）、码分多址技术（CDMA）得到了广泛的应用，并在此基础上建立了GSM和CDMA（是区别于3G的窄带CDMA）两大主要的移动通信网络。就技术而言，现有的这三种多址技术已经得到了充分的应用，频谱的使用效率已经发挥到了极限。空分多址技术（SDMA）则突破了传统的三维思维模式，在传统的三维技术的基础上，在第四维空间上极大地拓宽了频谱的使用方式，使用移动用户仅仅由于空间位置的不同而复用同一个传统的物理信道称为可能，并将移动通信技术引入了一个更为崭新的领域。

由于通信工程中用于通信线路架设的费用相当高，需要充分利用通信线路的容量；再者网络中传输介质的传输容量都会超过单一信道传输的通信量，为了充分利用传输介质的带宽，需要在一条物理线路上建立多条通信信道。

传统的频分复用典型的应用莫过于广电HFC网络电视信号的传输了，不管是模拟电视信号还是数字电视信号都是如此，因为对于数字电视信号而言，尽管在每一个频道（8 MHz）以内是时分复用传输的，但各个频道之间仍然是以频分复用的方式传输的。

时分复用（TDM，Time Division Multiplexing）就是将提供给整个信道传输信息的时间划分成若干时间片（简称时隙），并将这些时隙分配给每一个信号源使用，每一路信号在自己的时隙内独占信道进行数据传输。时分复用技术的特点是时隙事先规划分配好且固定不变，所以有时也叫同步时分复用。其优点是时隙分配固定，便于调节控制，适于数字信息的传输；缺点是当某信号源没有数据传输时，它所对应的信道会出现空闲，而其他繁忙的信道无法占用这个空闲的信道，因此会降低线路的利用率。时分复用技术与频分复用技术一样，有着非常广泛的应用，电话就是其中最经典的例子，此外时分复用技术在广电也同样取得了广泛

地应用，如SDH，ATM，IP和HFC网络中CM与CMTS的通信都是利用了时分复用的技术。

通信是由光来运载信号进行传输的方式。在光通信领域，人们习惯按波长而不是按频率来命名。因此，所谓的波分复用（WDM，Wavelength Division Multiplexing）其本质上也是频分复用而已。WDM是在1根光纤上承载多个波长（信道）系统，将1根光纤转换为多条“虚拟”纤，当然每条虚拟纤独立工作在不同波长上，这样极大地提高了光纤的传输容量。由于WDM系统技术的经济性与有效性，使之成为当前光纤通信网络扩容的主要手段。波分复用技术作为一种系统概念，通常有3种复用方式，即1 310 nm和1 550 nm波长的波分复用、粗波分复用（CWDM，Coarse Wavelength Division Multiplexing）和密集波分复用（DWDM，Dense Wavelength Division Multiplexing）。

空分复用（SDM，Space Division Multiplexing）即多对电线或光纤共用1条缆的复用方式。比如5类线就是4对双绞线共用1条缆，还有市话电缆（几十对）也是如此。能够实现空分复用的前提条件是光纤或电线的直径很小，可以将多条光纤或多对电线做在一条缆内，既节省外护套的材料又便于使用。

统计复用（SDM，Statistical Division Multiplexing）有时也称为标记复用、统计时分多路复用或智能时分多路复用，实际上就是所谓的带宽动态分配。统计复用从本质上讲是异步时分复用，它能动态地将时隙按需分配，而不采用时分复用使用的固定时隙分配的形式，根据信号源是否需要发送数据信号和信号本身对带宽的需求情况来分配时隙，主要应用场合有数字电视节目复用器和分组交换网等

极化波复用（Polarization Wavelength Division Multiplexing）是卫星系统中采用的复用技术，即一个馈源能同时接收两种极化方式的波束，如垂直极化和水平极化，左旋圆极化和右旋圆极化。卫星系统中通常采用两种办法来实现频率复用：一种是同一频带采用不同极化，如垂直极化和水平极化，左旋圆极化和右旋圆极化等；另一种是不同波束内重复使用同一频带，此办法广泛使用于多波束系统中。

总结：

吉比特网之后，使用光通信和密集波分复用（DWDM）技术的Tera比特网也将会出现，从而大幅度的提高主干网的传输速度。同样，在局域网方面，通过10Mbps、100Mbps以及1000Mbps以太网技术迅速发展之后，局域网的速度也将会向一个更高的层次发展。因此，网络和计算机系统的瓶劲将会转移到软件处理速度过低和访问大容量存储器占用时间过长

参考文献：

严体华张志新主编《网络管理员教程》

DouglasL.Inc TCP／IP网络互连技术〔M〕北京：清华大学出版社影印版，1998