网络基础 多路复用技术

网络基础多路复用技术

在计算机网络或数据通信系统中，传输介质的带宽或容量往往会超过传输单一信号的要求，为了提高传输线路的利用率，实现在一个通信信道上同时发送多个信号，这时就需要多路复用技术。

多路复用技术就是把许多信号在单一的传输线路上用单一的传输设备进行传输的技术，采用多路复用技术把多个信号组合在同一条物理线缆上传输，在远距离传输时可以大大节省线缆的安装和维护费用。

常用的多路复用技术主要有两大类：一种是将带宽较大的信道分割成多个子信道，即频分多路复用；另一种是将多个带宽较窄的信道组合成一个频率较在大的信道，即时分多路复用。

1．频分多路复用技术

频分多路复用技术（Frequency Division Multiplexing，FDM）是一种在信道上同时发送多个模拟信号的方法。它将传输频带划分为若干个较窄的频带，每个频带构成一个子信道，每个子信道都有各自的载波信号，而且其载波信号的频率是唯一的。一个具有一定带宽的通信线路可以划分为若干个频率范围，互相之间没有重叠，且在每个频率范围的中心频率之间保留一段距离。这样，一条通信线路被划分成多个带宽较小的信道，每个信道能够为一对通信终端提供服务。

频分多路复用技术是在20世纪30年代由电话公司开发的，用来在一条电话线上传输多个语音信号。它可以用于语音、视频或数据信号，但是最常见的应用是无线电广播传输和有线电视。例如电话线的带宽达250kHz，而音频信号的有效范围为300Hz~3400Hz，4000Hz 的带宽就足够用来传输音频信号。为了使各信道之间保留一定的距离减少相互干扰，60kHz~108kHz的带宽可以划分为12条载波电话的信道（此为CCITT标准），每对电话用户都可以使用其中的一条信道进行通信。如图3-10所示，为6路频分多路复用的示意图。

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图3-10 6路频分多路复用示意图

2．时分多路复用技术

时分多路复用（Time division Multiplexing，TDM）是一种多路传输数字信号的方法，它已经在现代数据网络上替代了频分多路复用技术。在通信序列中，时分多路复用向在网络上交换信号的每一个设备分配一段时间或时间片。在这个时间片中，信道只传输来自那个节点的数据。

例如，在多台计算机连接在同一条公共传输通道上，多路复用器在通道信道中将会按一定的次序轮流为每台计算机分配一个时间片，当轮到某台计算机时，这台计算机与通信通道接通，进行数据交换。而其他计算机与通信通道的联系均被切断，待分配时间片用完后，则通过时分多路转换开关把通道连接到下一台要连接的计算机上。在时分多路复用中，时间片是为它们特定的节点保留的，而不管该节点是否有数据要传输，如果一个节点没有要发送的

数据，那么它的时间片就保留空白的。如果网络上的某些节点很少发送数据，那么该技术的效率会比较低。如图3-11所示，为时分多路复用示意图。

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图3-11 时分多路复用示意图

在现代的计算机网络中，时分多路复用技术有同步时分多路复用技术和异步时分多路复用技术两种。

●同步时分多路复用（STDM）

同步时分复用采用固定时间片分配方式，即将传输信号的时间按特定长度连续地划分特定时间段，再将每一时间段划分成等长度的多个时间片，每个时间片以固定的方式分配给各通信设备，各通信设备在每一时间段都顺序分配到一个时间片。通常，与多路复用器相连接的是低速通信设备，多路复用器将低速通信设备传送的低速率数据压缩到对应时间片，使其变为在时间上间断的高速时分数据，以达到多路低速通信设备复用高速链路的目的。因此与复用器相连的低速通信设备数目及速率受到多路复用器及复用传输速率的限制。

由于在同步时分多路复用方式中，分配给每个设备的时间片是固定的，不管该设备是否有数据发送，数据该设备的时间片都不能被其他设备占用，造成时间片利用率较低。

●异步时分多路复用（ATDM）

异步时分多路复用技术又被称为统计时分复用或智能时分复用。它允许动态地分配时间片，如果某个设备不发送数据，则其他的设备可以占用该设备的时间片，避免每个时间段中出现空闲时间片。