第六章 多路复用技术
9、多路复用技术
5.码分多路复用
码分多路复用CDMA（Code Division Multiple Access)码分多路是采用地址码和时间、 频率共同区分信道的方式。CDMA的特征是个每个用户有特定的地址码，而地址码之 间相互具有正交性，因此各用户信息的发射信号在频率、时间和空间上都可能重叠， 从而使用有限的频率资源得到利用。CDMA是在扩频技术上发展起来的无线通信技术， 即将需要传送的具有一定信号带宽的信息数据，从一个带宽远大于信号带宽的高速伪 随机码进行调制，使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制并发送出去。接收端也 使用完全相同的伪随机码，对接受的带宽信号作相关处理，把宽带信号换成原信息数 据的窄带信号即解扩，以实现信息通信。不同的移动台（或手机）可以使用同一个频 率，但是每个移动台（或手机）都被分配带有一个独特的“码序列”，该序列码与所 有别的“序列码”都不相同，因为是靠不同的“码序列”来区分不同的移动台（或手 机），所以各个用户相互之间也没有干扰从而达到了多路复用的目的。
1.多路复用技术的概念
多路复用技术需要用到的设备： 1、多路复用器（Multiplexer） 在发送端根据约定规则把多个低带宽信号复合成一个高带宽信号。 2、多路分配器（Demultiplexer） 根据约定规则再把高带宽信号分解为多个低带宽信号。 这两种设备统称为多路器（MUX）
2.频分多路复用
ATDM就是只有当某一路用户有数据要发送时才把时隙分配给 它；当用户暂停发送数据时，则不给它分配时隙。电路的空闲时隙可 用于其他用户的数据传输。
3.时分多路复用
时分多路复用技术TDM（Time Division Multiplexing）时分多路复用是以信道传输时间作为分割对象，通过为多个 信道分配互不重叠的时间片段的方法来实现多路复用。时分多路复用将用于传输的时间划分为若干个时间片段，每 个用户分得一个时间片。时分多路复用通信，是各路信号在同一信道上占有不同时间片进行通信。由抽样理论可知， 抽样的一个重要作用，是将时间上连续的信号变成时间上的离散信号，其在信道上占用时间的有限性，为多路信号 沿同一信道传输提供条件。具体说就是把时间分成一些均匀的时间片，通过同步（固定分配）或统计（动态分配） 的方式，将各路信号的传输时间配分在不同的时间片，以达到互相分开，互不干扰的目的。至2011年9月，应用最广 泛的时分多路复用是贝尔系统的T1载波。T1载波是将24路音频信道复用在一条通信线路上，每路音频信号在送到多 路复用器之前，要通过一个脉冲编码调制编码器，编码器每秒抽样8000次。24路信号的每一路，轮流将一个字节插 入到帧中，每个字节的长度为8位，其中7位是数据位，1位用于信道控制。每帧由24×8=192位组成，附加1bit作为帧 的开始标志位，所以每帧共有193bit。由于发送一帧需要125ms，一秒钟可以发送8000帧。因此T1载波数据传输速率 为：193bit×8000=1544000bps=1544Kbps=1.544Mbps
通信电路中的多路复用技术
通信电路中的多路复用技术通信是现代社会的重要组成部分，而实现高效通信的关键之一就是多路复用技术。
多路复用技术是指通过有效的方式将多个信号传输在同一个信道上，从而提高信道利用率的技术手段。
一、多路复用技术的原理多路复用技术的原理是将多个低速信号通过一定的处理方式转化为高速信号，然后在传输过程中恢复成多个低速信号。
这样一来，多个信号可以共享同一个信道，提高了信道的利用率。
常用的多路复用技术包括频分多路复用（FDM）、时分多路复用（TDM）和码分多路复用（CDM）。
1. 频分多路复用（FDM）频分多路复用技术是将不同频率范围内的信号分别放置在同一信道的不同频段上进行传输。
发送端将待发送的多个低速信号通过带通滤波器分别调制成高频信号，然后将这些高频信号叠加在一起。
接收端通过带通滤波器将各个高频信号分离出来，并恢复成原始低速信号。
频分多路复用技术适用于信道带宽较大的场景，例如广播电视、通信基站等。
2. 时分多路复用（TDM）时分多路复用技术是将多个低速信号按照一定的时间顺序依次发送，接收端按照相同的时间顺序恢复出原始信号。
发送端将待发送的多个低速信号按照固定的时间间隔进行划分，并依次发送。
接收端根据时间划分的顺序，对接收到的信号进行解码，恢复出原始低速信号。
时分多路复用技术适用于信道带宽较窄的场景，例如电话系统、局域网等。
3. 码分多路复用（CDM）码分多路复用技术是将多个低速信号通过应用不同的扩频码（序列）进行编码和调制。
发送端将待发送的低速信号与扩频码相乘，并叠加在一起，形成扩频信号。
接收端根据使用的扩频码，通过相关运算将各个低速信号分离出来，并恢复成原始信号。
码分多路复用技术具有较好的抗干扰性能，适用于无线通信系统、卫星通信等场景。
二、多路复用技术的应用领域多路复用技术在通信领域有着广泛的应用，主要包括以下几个方面：1. 有线通信在传统的有线通信中，多路复用技术广泛应用于电话网络、电视广播、数据传输等领域。
多路复用技术
信号复合
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信号分离
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多路复用技术的分类：
◇ 频分多路复用FDMA ◇ 时分多路复用TDMA ◇ 波分多路复用WDMA
◇ 码分多路复用CDMA
1 频分多路复用（FDMA）
定义：是将具有一定带宽的信道分割成若干个有较小频带的子信 道，每个子信道传输一路信号，即供一个用户使用，这就是频分 多路复用。 特点： （1）在一条通信线路上设计有多路通信信道;
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填空题
1、数据交换方式基本上分为三种 电路交换 、报文交 换和分组交换 。 2、分组交换有两种方式：数据报方式和虚电路方式。 3、用电路交换技术完成的数据传输要经历电路建立 阶段 、 数据传输阶段和拆除电路连接阶段 。 4、在计算机的通信子网中，其操作方式有两种，它 们是面向连接的电路交换方式和虚电路方式和无连接 的报文交换方式和数据报交换方式。 5、在数据报服务方式中，网络节点要为每个数据报/ 分组选择路由，在虚电路服务方式中，网络节点只在 连接建立时选择路由。
异步时分复用技术又被称为统计时分复用或智能时分复 用（ITDM）技术，它能动态地按需分配时隙，时间片位 置与信号源没有固定的对应关系
时分多路复用常用于传输数字信号。 但是也不局限于传输数字信号，模拟信号也 可 以同时交叉传输。另外，对于模拟信号， 时分多路复用和频分多路复用结合起来使用 也是可能的。一个传输系统可以频分许多条 通道，每条通道再用时分多路复用来细分。
通信网络中的多路复用技术
通信网络中的多路复用技术一、引言随着通信技术的快速发展，网络通信已经成为人们日常生活中不可或缺的一部分。
多路复用技术是现代通信中的重要技术之一，可以大大提高网络带宽利用率，改善通信质量，降低通信成本。
本文将对通信网络中的多路复用技术进行探讨，分析其原理、分类及应用。
二、多路复用技术简介1、定义多路复用技术（Multiplexing），是一种将多个信号混合在一起通过同一信道传输的技术。
它通过对信道进行复用以达到增加数据传输率和降低通信成本的目的。
2、分类多路复用技术分为分时复用、频分复用、波分复用、码分复用和空分复用等几种。
（1）分时复用分时复用（Time Division Multiplexing，TDM）是指在同一物理信道上，通过将数据分成一定的时间片段，每个时间片段分配给不同的数据发送者，以轮流的形式传输，以此达到进行信息传输的目的。
例如，传统的电话网络中，每个电话用户的话音被分成定长的时间片，并交替传输，从而实现多个用户共享同一条通信线路的传输需求。
（2）频分复用频分复用（Frequency Division Multiplexing，FDM）是指将不同频率的信号分别分配给不同的用户发送，通过频率隔离的方式实现信号的传输，它可以提供更高的带宽，同时也能容纳更多的用户。
例如，电视广播就是一种使用频分复用技术的例子，它将不同频段的电视频道混合在一起，通过调谐器来解调出想看的频道。
（3）波分复用波分复用（Wavelength Division Multiplexing，WDM）是指在光纤通信系统中，将不同波长的光信号混合在一起传输，同样可以满足不同用户的通信需求而不会造成干扰。
多种不同波长的光信号混合在一个光纤中传输，被接收端的分束器分离出来，以此进行信号传输。
（4）码分复用码分复用（Code Division Multiplexing，CDM）是一种基于CDMA技术的多路复用技术，它可以同时处理多个信号，减少通信成本，节约频谱资源。
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传输时延与抖动
传输时延
指信号从发送端传输到接收端所需的 时间，通常以毫秒（ms）为单位。传 输时延与信号传播速度、传输距离和 信道带宽等因素有关。
抖动
指信号在传输过程中产生的时间不确 定性，通常以微秒（μs）为单位。抖 动会导致信号在接收端产生时间上的 偏移，影响通信系统的性能。
04
多路复用技术应用实例
看。
数字电视多路复用
数字电视采用时分多路复用技术 ，将音频、视频、数据等多种信 息复用到同一数字信号中进行传 输，提高信号传输效率和节目质
量。
05
多路复用技术性能评估与 优化
性能评估指标及方法
吞吐量
衡量系统处理能力的关 键指标，表示单位时间 内成功传输的数据量。
时延
数据从发送端到接收端 所需的时间，反映系统
多路复用技术完整 ppt课件
演讲人： 日期：
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目录
• 多路复用技术概述 • 多路复用技术分类 • 多路复用技术关键参数 • 多路复用技术应用实例 • 多路复用技术性能评估与优化 • 多路复用技术发展趋势与挑战
01
多路复用技术概述
定义与基本原理
定义
多路复用技术是一种将多个信号 组合在一条物理信道上进行传输 的技术，接收端再将复合信号分 离出来。
缺点
设备生产比较复杂，会因滤波器件特 性不够理想和信道内存在非线性而产 生路间干扰。
信道复用率高，允许复用的路数多， 同时它的分频方便。
时分多路复用
原理
将一条物理信道按时间分成若干个时间片轮流地分配给多个信号使用。每一时间片由复用 的一个信号占用，而不像FDM那样，同一时间同时发送多路信号。
优点
传输的是数字信号，差错可控；安全性高。
第六章 多路复用技术
据传输时，别的用户不能使用，此通路保持空闲状态。
FDM主要适用于传输模拟信号的频分制信道，主要用于电话、 电报和电缆电视（CATV）。在数据通信中，需和调制解调技术结 合使用。 优点：多个用户共享一条传输线路资源。
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6.3 统计时分多路复用（STDM—static ）
据用户实际需要动态地分配线路资源，因此也叫动态时分
多路复用或异步时分多路复用。也就是当某一路用户有数据
要传输时才给它分配资源，提高线路利用率。
优点：线路传输的利用率高 适于计算机通信中突发性或断续性的数据传输
缺点：每个时隙都要添加地址段
低通滤波器 n －1
mn-1 ′ (t)
发送端 接收端
低通滤波器 n
mn ′ (t)
时分复用系统示意图
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6.2 时分多路复用（TDM）
字符交错法
帧结构： SF 帧同步头 , 控制信号序列 CSS ， Mi 代表第 M 路信号 中的第i个符号
SF CSS Ai … Mi
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6.3 统计时分多路复用（STDM）
TDM与STDM复用原理的基本差别示意图
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6.3 统计时分多路复用（STDM）
衡量STDM复用器性能的参数 N：输入数据源的数目 R：每个源的数据率（bps） M：复用链路的有效容量（bps） α：每个源传输数据所占的时间与通信总时间的比值， 一般有0< α <1 K=M/NR:复用链路容量对最大输入总量之比。 α<=K<=1
多路复用技术
多路复用技术多路复用技术是计算机网络中的一种重要技术，其主要作用是在一条物理通信链路上同时传输多个数据流。
通过使用多路复用技术，可以显著提高系统的传输效率和性能，减少网络的拥塞情况，提升用户的体验。
在传统的通信方式中，一条物理链路仅能传输一个数据流。
这种方式在网络资源紧张、用户数量众多的情况下，会导致资源的浪费和系统的拥塞。
为了解决这一问题，多路复用技术应运而生。
多路复用技术的核心思想是将多个数据流同时传输在同一条物理链路上，通过在发送端将多个数据流分割成小的数据包，并添加标识信息，然后在接收端根据标识信息将数据包重新组合成完整的数据流。
这样一来，多个数据流可以通过同一条物理链路进行传输，大大提高了链路的利用率。
多路复用技术有多种实现方式，其中最常用的是分时多路复用和频分多路复用。
分时多路复用（Time-Division Multiplexing，TDM）是将不同的数据流按照时间片的方式进行传输。
发送端将不同的数据流按照预定的时间片大小进行划分，并按照顺序传输。
接收端根据时间片的标识信息，按照相同的顺序将数据包进行重新组合。
这种方式要求发送端和接收端的时钟高度同步，以确保数据的准确传输。
频分多路复用（Frequency Division Multiplexing，FDM）是将不同的数据流按照频率范围进行传输。
发送端将不同的数据流分配到不同的频率上进行传输，接收端根据频率范围将数据流进行分离和重新组合。
这种方式要求发送端和接收端的频率范围必须一致，以确保数据的正确传输。
除了分时多路复用和频分多路复用外，还有一种常见的多路复用技术是码分多路复用（Code Division Multiplexing，CDM）。
码分多路复用通过使用不同的扩频码对不同的数据流进行编码，并将编码后的数据进行传输，在接收端使用相应的扩频码对数据进行解码和还原。
码分多路复用不仅可以提高链路利用率，还具有一定的抗干扰能力。
总之，多路复用技术是一种能够提高网络传输效率和性能的重要技术。
多路复用技术_计算机网络技术_
多路复用技术_计算机网络技术_多路复用技术——计算机网络技术的关键支撑在当今数字化的时代，计算机网络已经成为我们生活和工作中不可或缺的一部分。
无论是浏览网页、观看视频、进行在线游戏，还是企业的远程办公和数据传输，都离不开高效稳定的网络支持。
而在计算机网络技术中，多路复用技术扮演着至关重要的角色，它就像是一位高效的调度员，能够充分利用有限的网络资源，实现数据的快速、准确传输。
那么，什么是多路复用技术呢？简单来说，多路复用技术是一种将多个信号或数据流合并到一个单一的通信信道上进行传输，然后在接收端再将它们分离出来的技术。
想象一下，有许多辆车（信号或数据流）都想要通过一条狭窄的道路（通信信道），如果没有合理的调度，必然会导致交通拥堵。
而多路复用技术就是那个聪明的交通警察，它能安排好这些车辆的通行顺序，使得道路资源得到充分利用，交通得以顺畅进行。
多路复用技术主要有以下几种常见的类型：时分多路复用（TDM）、频分多路复用（FDM）、波分多路复用（WDM）和码分多址（CDMA）。
时分多路复用是按照时间片来分配信道资源的。
就好比把一天的时间分成很多个小时段，每个小时段分配给不同的任务。
在 TDM 中，将通信信道的传输时间划分成若干个固定长度的时隙，每个时隙分配给一个信号源。
例如，在一个电话通信系统中，如果有 8 个用户需要通话，那么系统会将每个用户的通话时间分成 8 个等长的时隙，每个用户在自己的时隙内进行通话，轮流使用信道，从而实现多个用户共享同一信道的目的。
频分多路复用则是根据频率来划分信道资源的。
我们可以把它想象成一个广播电台，不同的电台使用不同的频率进行广播，听众可以通过调谐到不同的频率来收听自己喜欢的节目。
在 FDM 中，通信信道的带宽被分成若干个相互不重叠的频段，每个频段分配给一个信号源。
每个信号源使用自己分配到的频段进行传输，从而在同一信道上实现多个信号的同时传输。
波分多路复用是在光纤通信中常用的技术。
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P106 图6.4
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FDM解复用过程时域图 FDM Demultiplexing, Time Domain
P106 图6.5
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FDM复用过程频域图 FDM Multiplexing, Frequency Domain
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FDM解复用过程频域图 FDM Demultiplexing, Frequency Domain
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复用过程
Multiple入线路，如果这些输入线路 没有全部进入工作状态，就会出现空闲的时隙。上图中，只 有前三个帧是完全填满的。而24个时隙中有6个空闲未用， 意味着链路传输能力的四分之一被浪费了。
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分离过程
• 铁通公司已利用DWDM等技术建成了 先进的京沪穗环、东北环、西北环、西 南环、东南环等五个高速传输网。
• Cernet 2和中国下一代互联网示范工程 CNGI也采用DWDM构建高速主干网。
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6.3 同步时分复用
Synchronous Time-Division Multiplexing
模拟载波系统
Analog Carrier Systems
由美国AT&T公司推出的分级的FDM结构 基群 12 路话音信道 (每路4kHz) = 48 kHz 频谱 60kHz ～108 kHz 超群 60 路话音信道 由5个基群信号通过FDM二次调制形成 – 超群复用器 主群 10 个超群组成（600路话音信道）- 主群复用器 巨群 由６个主群组成
频分复用示意图
Frequency Division Multiplexing Diagram
P106 图6.3
频分复用：“齐头并进”型复 用
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FDM：模拟复用技术 FDM: Analog Multiplexing Technique Note
频分复用是一种模拟多路复用技术，用于将 多路模拟信号合成为一路复合信号。 FDM is an analog multiplexing technique that combines analog signals.
时分复用是一种数字多路复用技术，用于将 多个低速通道组合成为一个高速通道。 TDM is a digital multiplexing technique for combining several low-rate channels into one high-rate one.
如果源端发送的是模拟信号，复用前要先转换 为数字信号。
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DMT每个信道分配的比特
DTM Bits Per Channel Allocation
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离散多音频技术 Discrete Multitone Technique
P164图9.10
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6.2 波分复用 Wavelength-division Multiplexing
一般认为，信道间距大于1 nm且信道总数低于8以下， 称之为WDM系统, 反之，若波道间距小于1 nm且波道 总数大于8，即称之为DWDM系统。 DWDM能够在同一根光纤中，把不同的波长同时进行 组合和传输。为了保证有效，一根光纤转换为多个虚 拟光纤。目前，由于采用了DWDM技术，单根光纤可 以传输的数据流量达到400 Gbps以上。
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模拟载波系统层次结构示意图 Analog Hierarchy
P108 图 6.9
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应用示例: ADSL
Example of FDM Application
ADSL (非对称数字用户线路）参见P163-165
利用现有电话线(实际带宽1.1 MHz)实现宽带网络连接 非对称 (Asymmetric)的含义 下行速率大于上行 采用频分复用技术 最低的25 kHz 用于传统电话话音传输 使用回声抵消或FDM技术来分配两个频带(上行和下 行) 在频带内部使用FDM技术 距离可达 5.5千米
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例6.1 (P107图6.6)
莆田学院现代教育技术中心 2009年3月
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例6.2 (P107图6.7)
5个通道,带宽均为100 kHz，如果通道间需要10 kHz的 防护频带，求链路的最小带宽。
解：5 × 100 + 4 × 10 = 540 kHz
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复用技术种类
Categories of Multiplexing
P106 图6.2
异步时分复用: 亦称统计时分复用(STDM)
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6.1 频分复用 Frequency-division Multiplexing
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频分复用
Frequency Division Multiplexing
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TDM帧 TDM Frames
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同步时分复用
Synchronous Time-division Multiplexing
P110 图 6.13 莆田学院网络教研室
TDM：数字复用技术 TDM: Digital Multiplexing Technique Note
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ADSL信道设置
ADSL Channel Configuration
参见 P165 图9.11
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离散多音频(DMT)技术
Discrete Multitone
在不同频率使用多个载波信号 每路信道上发送一些比特 将有效传输频带划分成多个4 kHz的子信道 先发送测试信号判断各子信道的信噪比，按其优劣 为传输质量好的信道多分配一些比特，反之少分配 一些。 256 个下行流子信道 (每个4 kHz子信道可承载60 kbps) 理论可达15.36 Mbps 受传输损伤影响实际可达1.5 Mbps to 9 Mbps
Note 在多路复用技术中，“链路”一词指的是物理路线。“通道”（信道）
physical path. The word channel refers to the portion of a link that carries a transmission between a given pair of lines. One link can have many (n) channels.
Computer Networks
第六章 多路复用技术
Chapter 6 Multiplexing
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本章讲什么 What’s about This Chapter？
本章学习如何充分利用(多路共享)高带宽长途通道。 本章研究： 什么是多路复用技术? 两种四类常用的多路复用技术 频分复用 (用于模拟信号) • 频分复用 (电路适用) • 波分复用 (光缆适用) 时分复用 (用于数字信号) • 同步时分复用 • 统计时分复用
6.4 统计时分复用 Statistical Time-division Multiplexing
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复用技术
Multiplexing Techniques
一般来说，正在通信的两个站点不会完全用尽数据链路的 全部带宽。 “复用”(multiplexing) 就是使一条数据链路能同时传输 多路信号的一组技术。 复用技术最常用在使用大容量光纤、同轴电缆或微波链路 的长途通信方面，以及广域网的主干连接。
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时分复用示意图
Time Division Multiplexing
P110 图６.12
TDM:“交替前进”型多路复用
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同步时分复用
Synchronous TDM
TDM是一种数字复用技术，它将不同源端的数字数据合 并到一个时间共享的链路上，适用于媒体数据速率容量 超过要传输的几路数字信号总速率的情况。 几路数字信号可以通过交替使用不同的“时隙”(time slot, 亦译成“时间片”或“时槽”)在一条传输线路上 传送。 交替可以按位、按字节块或大数据块进行。 时隙被预先固定分配给每个数据源。 即使某个数据源并没有数据传送，该时隙也得分配给它。 每个数据源对应的时隙数量可以是不同的。
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波分复用示意图
Wavelength-division Multiplexing Diagram
P109 图6.10
波分复用：光纤通道上的频分复用
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波分复用
Wavelength Division Multiplexing
不同频率的多路光线在同一光纤上传输，即在一根光纤 上采用频分复用技术，承载若干不同频率的光信号。 FDM的一种形式。 每一种颜色（波长）的光承载一个数据信道。
FDM是一种模拟技术，用于链路带宽大于要传 输的几路信号带宽之和的情况。
每路信号都被调制到一个不同的载波频率上， 然后组合成一个复合信号。 各载波频率之间应有一定间隔（防护频带）， 保证各路信号不会重叠。 应用示例：广播电台和有线电视 信道分配后，即使没有数据传送也被占用。
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波分复用与分离过程中棱镜的作用 Prisms in Wavelength-division Multiplexing and Demultiplexing
WDM技术非常复杂，原理却非常简单： 光源的组成与分离由棱镜完成。
P109 图6.11 莆田学院网络教研室
密集波分复用(DWDM) Dense Wavelength Division Multiplexing