数据通信PPT-第三版第二章第三讲

2.4多路复用技术DEMUX复用器解复用器共享信道MUX复用——

多个信息源共享一个公共信道多路复用概述多路复用技术就是将多路信号组合在一条物理信道上进行传输，到接收端再用专门的设备将各路信号分离开来。这样使一条物理信道资源被多路信号共享。多路复用概述目的：为了提高线路的利用率组成：复用器、信道、解复用器信道原理：将多条线路上的信号集成到一条

线路上来传送，并通过解复用

器，将一条线路上的信号分成多

路传送。多路复用概述作用：提高信道的数据传输率，从而提高频带利用率提高传输系统的性价比降低设备费用，节省传输线路提高了系统的工作效率多路复用时分复用（TDM）频分复用（FDM）统计时分复用（STDM）波分复用（WDM）多路复用技术的分类单一信道（Bw>fn－f1）子通道1（f1）子通道n（fn）······频分多路复用（FDM）是将可用的传输频率范围分为多个较细的频带，每个细分的频带作为一个独立的信道分别分配给用户形成数据传输子通路。频分多路复用（FDM）

（FrequencyDivisionMultiplexing）传输介质的带宽BwBw8Bw7Bw6Bw5Bw4Bw3Bw2Bw1Bw9Bw10间距要足够大适用范围频分多路复用带宽分配示例fA频分复用器解复用器信号13信号3信号4通道1通道2通道3通道412信号24实例：无线电广播有线电视传输频分多路复用示意图注意：必须保证不同信号的带宽之间不会有重叠FDM的基本原理1.复用过程

频分多路复用是一个模拟过程，多用于模拟信号的传输。通过相加器实现将多路调制后的信号合成为一个复用信号并通过宽频带的传输介质传送出去。调制器调制器调制器相加器信号1信号2信号3频率f1频率f2频率f3宽带传送横轴表示频率FDM处理过程2.解复用过程

解复用过程是复用过程的逆过程。解复用器采用滤波器将复合信号分解成各个独立的信号。然后，每个信号再送往解调器将它们与载波信号分离。最后，将传输信号送给接收方处理。宽带传送滤波器1滤波器2滤波器3解调器解调器解调器f1f2f3信号1信号2信号3FDM多路复用过程示例FDM多适用于模拟信号传输

FDM解多路复用过程例优点：系统效率较高，充分利用了传输介质的带宽技术成熟，实现较容易缺点：对于信道的非线性失真具有较高的要求载波量大，不易小型化不提供差错控制功能，不便于性能检测FDM的性能评价

时分多路复用（TDM）技术是以信道传输时间作为分隔对象，通过为多个信道分配互不重叠的时间片的方法来实现多路复用。TDM更适合于数字数据信号的传输

TDM完全由数字线路实现传输介质所能达到的数据传输速率超过了传输信号所需的数据传输速率时，就可以采用TDM技术。时分多路复用

（TimeDivisionMultiplexing）时分多路复用（TDM）TDM原理示意图143214321时分复用器解复用器信号1信号2信号3信号4信号1信号2信号3信号4注：信号的交织可以是位一级的，也可以是有字节组成的块或更大量的信息。时分多路复用（TDM）原理：抽样定理为时分多路复用提供了依据时分复用主要取决于发送端与接收端的时间分配器，它们必须是同步的。M1M2M3M4滤波器3滤波器4滤波器1滤波器22134时分多路复用（TDM）过程示例时分多路复用（TDM）特点：

通信双方是按照预先指定的时间片进行数据传输的，而且这种时间关系是固定不变的。某一时刻，信道上传送的仅是某一对设备之间的信号，但就某一段时间来看，信道则是传送着按时间分割的多路复用信号。与FDM相比,TDM更适合于传输数字信号。TDM的基本概念1.帧

TDM传送信号时，将通信时间分成一定长度的帧，每一帧又被分成若干时间片，一帧正是由时间片的完整循环组成的。在具有N条输入线路的系统中，每个帧至少有N个时间片，每个时间片被分配来一条特定输入线路的数据。2.交织可以把同步时分复用器想像成高速旋转的开关。当开关移动到设备前该设备就有机会向公共通路传输规定大小的数据。开关以固定速率和固定的顺序在设备间移动。这个过程叫做交织。同步时分复用器AAAABBCCCCCCBBAAAA帧4帧3帧2帧13.帧定位比特

帧定位比特是在每帧的开始附加一个或多个同步比特，以便于解复用器根据输入信息进行同步，从而精确的分离各时间片。通过传送比特模式来建立帧同步。帧1帧2帧3帧定位比特

为了解决各复用的数据源传输速率不相同或不成倍数关系，而采样比特填充技术。比特填充可以使数据源插入附加比特来强制地将各个设备之间的速度关系调整为整数倍的关系。对于速度较快的数据源，则分配多一点的时间片来达到与其他数据源同步。4.比特填充AAB填充附加比特TDM数据复用方式1.比特交织法比特交织技术主要用于同步的数据源，它的每个时间片含有一个比特。比特交织时分复用器在高速传送的数据信号帧里，每一个时隙仅传送一个低速信道的1比特数据或传送1比特帧同步信息，想当于高速旋转的开关在每一个低速信道上仅停留1比特数据传送的时间。比特交织法的优点：复用所需的缓冲存储器容量少，复用设备简单，容易实现，是目前使用比较多的复用方式。2.字符交织法

字符交织法以一个字符为单位进行复用，多路复用器每次对各路信号扫描时，在一个时隙内取出一个字符，经过调制解调器或信号变换器，通过信号传输到另一侧的多路复用器，然后从相应的时隙中分接出该路信号的一个字符。字符交织技术主要用于异步的数据源。3.码组交织法

码组交织法按某一码元长度（若干比特）为单位进行复用，即在每个时间片取出某支路的一个码字。比如，8位构成一个码字，复用器则依次轮流取出各支路的一个码字。由于循环周期大，需要容量较大的缓冲存储器。目前，在高速同步数字体系（SDH）复接均采用按码组复接的方式。TDM的缺点：某用户无数据发送，其他用户也不能占用该通道，将会造成带宽浪费。改进：使用统计时分多路复用（STDM），用户不固定占用某个通道，有空时间片就将数据放入。各数据之前要附有该路地址，以便接收方能分出各路信号统计时分复用（STDM)

StatisticTimeDivisionMultiplexing统计时分复用（STDM)概念统计时分复用STDM，又称智能时分复用（ITDM），它采用动态地分配集合信道的时隙，只给那些确实要传送数据的终端分配一个时隙，使它们建立数据链路。只有正在工作的用户终端才能分到集合信道的时隙，从而提高了线路利用率。原理

TDM与STDM的比较用户终端A数据BCD123至远端计算机A1B1C1A2B2C2D2D1第一周期第二周期A1B1B2C2第一周期第二周期可利用的额外时隙TDMSTDM特点各路输入数据信息并不占用固定的时隙，使时隙得到充分利用，提高传输速率。集合信道的传输速率可以大于各低速数据信道速率之和。STDM的两种复用方法1.字符交织STDM2.比特交织STDM强调：

STDM帧和TDM帧都是在物理层传送的比特流中划分出来的帧。与第4章讨论的数据链路层的“帧”是完全不同的概念，不用混淆。光波分复用（WDM）

频分多路复用技术在光纤通道上的应用提出了一种新的更有效的方法，即波分多路复用（WDM）。它实际上是FDM的一个变种。在WDM中两根工作波长不同的光纤连到一个棱柱或衍射光栅，合成到一根共享的光纤上，传送到远方的目的地，然后，再将它们分解开来。

波分多路复用的原理与FDM类同，但技术上却是全新的。由于每个信道有自己的频率范围，而且所有的范围都是分隔的，所以它们可以被多路复用到长距离的光纤上。与FDM惟一的区别就是：光纤系统使用的衍射光栅是完全无源的，因此极其可靠。波分多路复用WDM波分复用（WDM）:光纤通信中利用同一根光纤同时传输波长具有适当间隔的多个不同光源的光信号。从本质上说，波分复用与频分复用是相同的。原理如图。(a)单向WDM系统(b)双向WDM系统WDM波谱和系统图WDM把多个离散波长的光耦合到光纤中传输。每个波长的光波能承载大量信号，通常这些信号已被复用。波分复用的两波道间隔为10~100nm。当间隔为1~10nm，甚至1nm以下时，称为密集波分复用（DWDM）。复用器混合不同波长的光信号,解复用器分离不同波长的光信号。波分复用耦合器允许不同波长的光组合和分离。波分多路复用密集波分复用DensityWaveDivisionMultiplexing，DWDM：

在1.55微米波长区同时用4、8、16或n个波长，在一对光纤（少数系统采用单光纤）构成的光通信系统。由DWDM光纤系统组成的光纤网可迅速增加网络容量，还具有透明性，可传送语音、数据、图像等多媒体信息。由于多个光信道共用光放大器而显著降低了网络成本。在用DWDM系统构成的光网络中，可采用光线路保护技术，以提高可靠性与可用性。DWDM

传输（常用在干线上传输）1550nm01551nm11552nm21553nm31554nm41555nm51556nm61557nm701550nm11551nm21552nm31553nm41554nm51555nm61556nm71557nm82.5Gb/s1310nm20Gb/s复用器分用器EDFA120kmD