第六章 多路复用技术

• 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

如果源端发送的是数字信号，复用前要先转换 为模拟信号。
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频分复用系统
FDM System
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复合基带调制信号的频谱
Spectrum of Composite baseband modulating signal
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FDM复用过程时域图 FDM Multiplexing, Time Domain
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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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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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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
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


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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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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复用过程
Multiplexing Process

因为将每个时隙分配给特定的输入线路，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
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来自百度文库
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
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
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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
P105 图6.1 莆田学院网络教研室
复用与无复用
Multiplexing vs. No Multiplexing
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链路和通道（信道） Link and Channel
一词指的链路的一部分，它能在一对给定的线路间实现数据的传输。 一条链路可以有许多(n)条通道。 在多路复用技术中，“链路”一词指的是物理路 In multiplexing, the word link refers to the physical path. The word 线。“通道”（信道）一词指的链路的一部分，它 channel refers 能在一对给定的线路间实现数据的传输。 to the portion of a link that carries a transmission between a given 一条链路可以有许多(n)条通道。 pair of lines. In multiplexing, the word One link can have many (n) channels. link refers to the
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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交替 Interleaving
P112 图6.15
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同步TDM系统
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同步时分复用技术
Synchronous TDM

复用器将不同的输入交替组合成帧，然后送入传输链路。 传输链路的容量必须能容纳所有的输入。如果上图中每路输 入的带宽是9.6 kbps，传输链路所需总带宽至少要48 kbps。
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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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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
复用器
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
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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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。
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.
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.
Demultiplexing Process
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莆田学院现代教育技术中心 2009年3月
数据速率管理 Management of Data Rate
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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
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本章主要内容 Contents 6.1 频分复用 Frequency-division Multiplexing 6.2 波分复用 Wavelength-division Multiplexing
6.3 同步时分复用 Synchronous Time-division Multiplexing