多路复用技术在计算机网络与通信中的应用

在通信系统中，通常信道所能提供的带宽往往比传输一路信息所需要的带宽要宽的多，因此，一个信道只传送一路信号有时是很浪费的。为了充分利用信道的带宽，提出了复用的问题。多路复用技术是将传输信道在频率域或时间域上进行分割，形成若干个独立的子信道，每一个子信道单独传输一路数据信号。从电信角度看，相当于多路数据被复合在一起共同使用一条共享信道进行传输，所以称为复用。复用技术包括复合、传输和分离3 个过程，由于复合和分离是互逆过程，通常把复合与分离装置放在一起，做成所谓的复用器，多路信号在复合器之间的一条复用线上传输。复用及解复用过程如图2-8所示。

常用的信号复用方法可以按时间、空间、频率或波长等来区分不同的信号，主要有4 种形式：频分复用、时分复用、波分复用和码分多路复用。

图2-8　多路复用技术

1．频分多路复用

FDM 是一种模拟复用方案，输入FDM 系统的信息是模拟的且在整个传输过程中保持为模拟信号。在物理信道的可用带宽超过单个原始信号所需带宽的情况下，可将该物理信道的总带宽分割成若干个与传输单个信号带宽相同（或略宽）的子信道，每个子信道传输一路信号。

多路原始信号在频分复用前，先要通过频谱搬移技术将各路信号的频谱搬移到物理信道的不同频段上，使各信号的带宽互不重叠，然后用不同的频率调制每一个信号，每个信号需要一个以它的载波频率为中心的一定带宽的通道。为了防止互相干扰，使用保护带来隔离每一个通道。

FDM 技术成功应用的例子是长途电话通信中的载波通信系统，但目前该系统已逐步由SDH 光纤通信系统所代替，此外，FDM 技术也可用于AM 广播电台和计算机网络中。

2．时分多路复用(www.xing528.com)

由抽样理论可知，抽样是将时间上连续的信号变成离散信号，其在信道上占用的时间的有限性为多路信号在同一信道上传输提供了条件。若信道能达到的位传输速率超过传输数据所需的数据传输速率，就可采用时分多路复用技术，即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。

时分多路复用分可为同步时分多路复用和异步时分多路复用。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。异步时分多路复用也像同步时分多路复用一样，通过时间来共享物理链路，一个数据流先被传送到物理链路上，然后再传送另一个数据流，以此类推。不同的是它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时间片。

3．波分多路复用

光波的频率远高于无线电频率，每一个光源发出的光波由许多频率组成。光纤通信的发送机和接收机被设计成发送和接收某一特定波长的光波。波分复用技术将不同的光发送机发出的信号以不同的波长沿光纤传输，且不同波长的光波之间不会相互干扰，每个波长的光波在传输线路上都是一条光通道。光通道越多，在同一根光纤上传送的信息就越多。

由于波长与频率相关，因而WDM 与FDM 技术非常相似。FDM 主要应用于电通信系统，而FDM 主要应用于光波通信系统传输光信号，并按照光的波长区分信号。每个波长的光波可以承载模拟信号或数字信号，该信号往往是已被FDM 或TDM 复用后的信号。

最初只能在一根光纤上复用两路光波信号，随着技术的发展，在一根光纤上复用的光波信号越来越多，现在已经做到在一根光纤上复用80 路或更多的光载波信号，这种复用技术称为密集波分复用（Dense Wavelength Division Multiplexing，DWDM）。DWDM 技术已成为通信网络带宽高速成长的最佳解决方案，光纤技术的发展与DWDM 技术的应用与发展密切相关，自20世纪90年代中期以来发展极为迅速，32 Gb/s 的DWDM 系统已经大规模商用。

4．码分复用

码分多路复用也是一种共享信道的技术，它对不同用户传输信息所用的信号不是靠频率不同或时隙不同来区分，而是用不同的编码序列来区分的，或者说，是靠信号的不同波形来区分的。每个用户可在同一时间使用同样的频带进行通信，但使用的是基于码型的分割信道的方法，及给每个用户分配一个地址码，且每个码形互不重叠，通信各方之间不会互相干扰。