计算机网络：时分多路复用

1.时分多路复用实例释义

从前面介绍的内容可知，对于一个带宽为B的模拟信号，只需每秒等间隔地传输2B个采样点，接收方就可以根据接收到的数字信号完全恢复出原始的模拟信号。当传输某路模拟信号的采样数据时，整个信道的频带都将被该路信号所占用。如信道的带宽很宽，则该信道所能支持的数据传输速率就很高。在采样间隔时间里，传输一个采样数据的时间仅占采样间隔时间的一部分。则其他时间可以被用来传输其他模拟信号的采样数据，或传输其他低速数据。这就是时分多路复用的基本原理。对于数字通信系统主干网的复用都采用时分多路复用技术。这里仍以电话系统举例说明时分多路复用的工作原理。对于带宽为4kHz的电话信号，采用PCM技术，每秒采样8000次就可完全不失真恢复话音信号。假设每采样点值用8位二进制数表示，因此1路电话所需要数据传输速率为8×8000kbit/s=64kbit/s。如有24路电话，即在每个采样周期（125μs）中传输24个采样值。首先是第1路电话的8位采样值，然后是第2路电话的8位采样值，直至第24路电话的8位采样值，最后加上l位用以区分或同步每一次的采样间隔，这样在一个采样周期中主干线路要传输193位二进制数，即要求主干线路的数据传输速率达到193bits/125μs=1.544Mbit/s。因此可利用一条数据传输速率为1.544Mbit/s的信道同时传输24路电话，如图2-20所示。这种24路电话复用一条1.544Mbit/s主干线路的模式称做T1标准。

图2-20 24路电话复用一条主干线路

时分多路复用允许多个T1线路复用到更高级的线路上，如图2-21所示。4个T1信道被复用到T2线路上。在T2及更高级的线路上的多路复用是按比特进行的，而不是构成T1帧的24个话音信道的字节。4个1.544Mbit/s的T1信道按理应复用成6.176Mbit/s的速率，而T2线路的实际速率是6.312Mbit/s。额外的比特主要是用于帧定界和时钟同步。同理，6个T2流按比特复用成T3线路；而7个T3流复用成T4线路。每一次向上的复用都要附带一些开销用于帧定界和时钟同步。

图2-21 时分多路复用将多个T1线路复用到更高级别的线路

在美国使用的时分多路复用标准是E1，即30路电话复用一条2.048Mbit/s的El线路。El标准中，以30路PCM电话为1个基群（El，数据传输速率2.048Mbit/s），4个基群组成120路的2次群（E2，数据传输速率8.448Mbit/s），4个2次群汇成480路的3次群（E3，数据传输速率34.368Mbit/s），4个3次群又组成1920路的4次群（E4，数据传输速率139.246Mbit/s）。

时分复用数字通信系统与频分复用多路载波系统相比，具有数字通信特点所带来的优越性。

2.时分多路复用原理

时分多路复用技术原理是将一条线路按工作时间划分为周期T，每一周期再划分若干时间片t₁、t₂、t₃…、t_n，轮流分配多个信源使用同一线路，在每一周期的每一时间片ti内，线路供一对终端使用，在另一时间片，线路供另一对终端使用。(www.xing528.com)

具有6路时分复用的示意图如图2-22所示。A与A'通信时占用时间片t₁，当A需要与A'交换数据时，它们只能在每一个周期的第一个时间片t₁内进行通信，而在其他的时间片内这一用户不能进行通信。如A与A'需要交换的信息很多，在一个时间片内不能完成，则必须将信息分割成一个个小信息段，在每个周期的1个时间片内交换一段信息。

图2-22 时分多路复用方法示意

时分多路复用又可分为同步时分多路复用和异步时分多路复用。

（1）同步时分多路复用

同步时分多路复用是指分配给每个终端数据源的时间片是固定的，不管该终端是否有数据发送，属于该终端的时间片都不能被其他终端占用。

（2）异步时分多路复用

异步时分多路复用允许动态地分配时间片，如果某个终端不发送信息，则其他的终端可以占用该终端的时间片。

通常，TDM技术适用于数字信号，而FDM技术适用于模拟信号。TDM在时域上各路信号是分开的，但在频域上各路信号是混叠在一起的；FDM在频域上各路信号是分隔开的，但在时域上各路信号是混叠在一起的。TDM信号的形成和分离均可通过数字电路实现，比FDM信号使用调制器和滤波器要简单很多。在宽带局域网中，通常采用TDM和FDM相结合的方法，将整个信道频分为几个子信道，每条子信道再使用时分多路复用技术，以提高传输效率。