多路復(fù)用技術(shù)(攻略篇)

多路復(fù)用技術(shù)(攻略篇)第一頁(yè)，共64頁(yè)。

本章學(xué)習(xí)如何充分利用(多路共享)高帶寬長(zhǎng)途通道。本章研究：什么是多路復(fù)用技術(shù)?兩種四類(lèi)常用的多路復(fù)用技術(shù)頻分復(fù)用

(用于模擬信號(hào))頻分復(fù)用(電路適用)波分復(fù)用(光纜適用)時(shí)分復(fù)用

(用于數(shù)字信號(hào))同步時(shí)分復(fù)用統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用第二頁(yè)，共64頁(yè)。頻分復(fù)用

Frequency-divisionMultiplexing波分復(fù)用

Wavelength-divisionMultiplexing同步時(shí)分復(fù)用

SynchronousTime-divisionMultiplexing統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用

StatisticalTime-divisionMultiplexing

第三頁(yè)，共64頁(yè)。復(fù)用技術(shù)

MultiplexingTechniques一般來(lái)說(shuō)，正在通信的兩個(gè)站點(diǎn)不會(huì)完全用盡數(shù)據(jù)鏈路的全部帶寬?！皬?fù)用”(multiplexing)就是使一條數(shù)據(jù)鏈路能同時(shí)傳輸多路信號(hào)的一組技術(shù)。復(fù)用技術(shù)最常用在使用大容量光纖、同軸電纜或微波鏈路的長(zhǎng)途通信方面，以及廣域網(wǎng)的主干連接。第四頁(yè)，共64頁(yè)。復(fù)用與無(wú)復(fù)用

Multiplexingvs.NoMultiplexing第五頁(yè)，共64頁(yè)。鏈路和通道（信道）

LinkandChannel在多路復(fù)用技術(shù)中，“鏈路”一詞指的是物理路線(xiàn)。“通道”（信道）一詞指的鏈路的一部分，它能在一對(duì)給定的線(xiàn)路間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。一條鏈路可以有許多(n)條通道。Inmultiplexing,thewordlinkreferstothephysicalpath.Thewordchannelreferstotheportionofalinkthatcarriesatransmissionbetweenagivenpairoflines.Onelinkcanhavemany(n)channels.

在多路復(fù)用技術(shù)中，“鏈路”一詞指的是物理路線(xiàn)?！巴ǖ馈保ㄐ诺溃┮辉~指的鏈路的一部分，它能在一對(duì)給定的線(xiàn)路間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。

一條鏈路可以有許多(n)條通道。

Inmultiplexing,thewordlinkreferstothephysicalpath.Thewordchannel

refers

totheportionofalinkthatcarriesatransmissionbetweenagivenpairoflines.

Onelinkcanhavemany(n)channels.Note第六頁(yè)，共64頁(yè)。復(fù)用技術(shù)種類(lèi)

CategoriesofMultiplexing異步時(shí)分復(fù)用:亦稱(chēng)統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用(STDM)第七頁(yè)，共64頁(yè)。頻分復(fù)用

Frequency-divisionMultiplexing第八頁(yè)，共64頁(yè)。頻分復(fù)用

FrequencyDivisionMultiplexingFDM是一種模擬技術(shù)，用于鏈路帶寬大于要傳輸?shù)膸茁沸盘?hào)帶寬之和的情況。每路信號(hào)都被調(diào)制到一個(gè)不同的載波頻率上，然后組合成一個(gè)復(fù)合信號(hào)。各載波頻率之間應(yīng)有一定間隔（防護(hù)頻帶），保證各路信號(hào)不會(huì)重疊。應(yīng)用示例：廣播電臺(tái)和有線(xiàn)電視信道分配后，即使沒(méi)有數(shù)據(jù)傳送也被占用。第九頁(yè)，共64頁(yè)。頻分復(fù)用示意圖

FrequencyDivisionMultiplexingDiagram頻分復(fù)用：“齊頭并進(jìn)”型復(fù)用第十頁(yè)，共64頁(yè)。FDM：模擬復(fù)用技術(shù)

FDM:AnalogMultiplexingTechnique

如果源端發(fā)送的是數(shù)字信號(hào)，復(fù)用前要先轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。頻分復(fù)用是一種模擬多路復(fù)用技術(shù)，用于將多路模擬信號(hào)合成為一路復(fù)合信號(hào)。FDMisananalogmultiplexingtechniquethatcombinesanalogsignals.Note第十一頁(yè)，共64頁(yè)。頻分復(fù)用系統(tǒng)

FDMSystem第十二頁(yè)，共64頁(yè)。復(fù)合基帶調(diào)制信號(hào)的頻譜

SpectrumofCompositebasebandmodulatingsignal第十三頁(yè)，共64頁(yè)。FDM復(fù)用過(guò)程時(shí)域圖

FDMMultiplexing,TimeDomain復(fù)用器第十四頁(yè)，共64頁(yè)。FDM解復(fù)用過(guò)程時(shí)域圖

FDMDemultiplexing,TimeDomain第十五頁(yè)，共64頁(yè)。FDM復(fù)用過(guò)程頻域圖

FDMMultiplexing,FrequencyDomain第十六頁(yè)，共64頁(yè)。FDM解復(fù)用過(guò)程頻域圖

FDMDemultiplexing,FrequencyDomain第十七頁(yè)，共64頁(yè)。例第十八頁(yè)，共64頁(yè)。第十九頁(yè)，共64頁(yè)。5個(gè)通道,帶寬均為100kHz，如果通道間需要10kHz的防護(hù)頻帶，求鏈路的最小帶寬。解：5×100+4×10=540kHz第二十頁(yè)，共64頁(yè)。模擬載波系統(tǒng)

AnalogCarrierSystems由美國(guó)AT&T公司推出的分級(jí)的FDM結(jié)構(gòu)基群12路話(huà)音信道(每路4kHz)=48kHz頻譜60kHz～108kHz超群60路話(huà)音信道由5個(gè)基群信號(hào)通過(guò)FDM二次調(diào)制形成–超群復(fù)用器主群10個(gè)超群組成（600路話(huà)音信道）-主群復(fù)用器巨群由６個(gè)主群組成第二十一頁(yè)，共64頁(yè)。模擬載波系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)示意圖

AnalogHierarchy第二十二頁(yè)，共64頁(yè)。應(yīng)用示例:ADSL

ExampleofFDMApplicationADSL(非對(duì)稱(chēng)數(shù)字用戶(hù)線(xiàn)路）利用現(xiàn)有電話(huà)線(xiàn)(實(shí)際帶寬1.1MHz)實(shí)現(xiàn)寬帶網(wǎng)絡(luò)連接非對(duì)稱(chēng)(Asymmetric)的含義下行速率大于上行采用頻分復(fù)用技術(shù)最低的25kHz用于傳統(tǒng)電話(huà)話(huà)音傳輸使用回聲抵消或FDM技術(shù)來(lái)分配兩個(gè)頻帶(上行和下行)在頻帶內(nèi)部使用FDM技術(shù)距離可達(dá)5.5千米第二十三頁(yè)，共64頁(yè)。ADSL信道設(shè)置

ADSLChannelConfiguration第二十四頁(yè)，共64頁(yè)。波分復(fù)用

Wavelength-divisionMultiplexing第二十五頁(yè)，共64頁(yè)。波分復(fù)用示意圖

Wavelength-divisionMultiplexingDiagram波分復(fù)用：光纖通道上的頻分復(fù)用第二十六頁(yè)，共64頁(yè)。波分復(fù)用

WavelengthDivisionMultiplexing不同頻率的多路光線(xiàn)在同一光纖上傳輸，即在一根光纖上采用頻分復(fù)用技術(shù)，承載若干不同頻率的光信號(hào)。FDM的一種形式。每一種顏色（波長(zhǎng)）的光承載一個(gè)數(shù)據(jù)信道。第二十七頁(yè)，共64頁(yè)。波分復(fù)用與分離過(guò)程中棱鏡的作用

PrismsinWavelength-divisionMultiplexingandDemultiplexingWDM技術(shù)非常復(fù)雜，原理卻非常簡(jiǎn)單：光源的組成與分離由棱鏡完成。P109圖6.11第二十八頁(yè)，共64頁(yè)。

密集波分復(fù)用(DWDM)

DenseWavelengthDivisionMultiplexing一般認(rèn)為，信道間距大于1nm且信道總數(shù)低于8以下，稱(chēng)之為WDM系統(tǒng),反之，若波道間距小于1nm且波道總數(shù)大于8，即稱(chēng)之為DWDM系統(tǒng)。DWDM能夠在同一根光纖中，把不同的波長(zhǎng)同時(shí)進(jìn)行組合和傳輸。為了保證有效，一根光纖轉(zhuǎn)換為多個(gè)虛擬光纖。目前，由于采用了DWDM技術(shù)，單根光纖可以傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流量達(dá)到400Gbps以上。鐵通公司已利用DWDM等技術(shù)建成了先進(jìn)的京滬穗環(huán)、東北環(huán)、西北環(huán)、西南環(huán)、東南環(huán)等五個(gè)高速傳輸網(wǎng)。Cernet2和中國(guó)下一代互聯(lián)網(wǎng)示范工程CNGI也采用DWDM構(gòu)建高速主干網(wǎng)。第二十九頁(yè)，共64頁(yè)。同步時(shí)分復(fù)用

SynchronousTime-DivisionMultiplexing第三十頁(yè)，共64頁(yè)。時(shí)分復(fù)用示意圖

TimeDivisionMultiplexingTDM:“交替前進(jìn)”型多路復(fù)用第三十一頁(yè)，共64頁(yè)。同步時(shí)分復(fù)用

SynchronousTDMTDM是一種數(shù)字復(fù)用技術(shù)，它將不同源端的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)合并到一個(gè)時(shí)間共享的鏈路上，適用于媒體數(shù)據(jù)速率容量超過(guò)要傳輸?shù)膸茁窋?shù)字信號(hào)總速率的情況。幾路數(shù)字信號(hào)可以通過(guò)交替使用不同的“時(shí)隙”(timeslot,亦譯成“時(shí)間片”或“時(shí)槽”)在一條傳輸線(xiàn)路上傳送。交替可以按位、按字節(jié)塊或大數(shù)據(jù)塊進(jìn)行。時(shí)隙被預(yù)先固定分配給每個(gè)數(shù)據(jù)源。即使某個(gè)數(shù)據(jù)源并沒(méi)有數(shù)據(jù)傳送，該時(shí)隙也得分配給它。每個(gè)數(shù)據(jù)源對(duì)應(yīng)的時(shí)隙數(shù)量可以是不同的。第三十二頁(yè)，共64頁(yè)。TDM幀

TDMFrames第三十三頁(yè)，共64頁(yè)。同步時(shí)分復(fù)用

SynchronousTime-divisionMultiplexing第三十四頁(yè)，共64頁(yè)。TDM：數(shù)字復(fù)用技術(shù)

TDM:DigitalMultiplexingTechnique

如果源端發(fā)送的是模擬信號(hào)，復(fù)用前要先轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。時(shí)分復(fù)用是一種數(shù)字多路復(fù)用技術(shù)，用于將多個(gè)低速通道組合成為一個(gè)高速通道。TDMisadigitalmultiplexingtechniqueforcombiningseverallow-rate

channelsintoonehigh-rateone.Note第三十五頁(yè)，共64頁(yè)。交替

InterleavingP112圖6.15第三十六頁(yè)，共64頁(yè)。同步TDM系統(tǒng)第三十七頁(yè)，共64頁(yè)。同步時(shí)分復(fù)用技術(shù)

SynchronousTDM復(fù)用器將不同的輸入交替組合成幀，然后送入傳輸鏈路。傳輸鏈路的容量必須能容納所有的輸入。如果上圖中每路輸入的帶寬是9.6kbps，傳輸鏈路所需總帶寬至少要48kbps。第三十八頁(yè)，共64頁(yè)。復(fù)用過(guò)程

MultiplexingProcess因?yàn)閷⒚總€(gè)時(shí)隙分配給特定的輸入線(xiàn)路，如果這些輸入線(xiàn)路沒(méi)有全部進(jìn)入工作狀態(tài)，就會(huì)出現(xiàn)空閑的時(shí)隙。上圖中，只有前三個(gè)幀是完全填滿(mǎn)的。而24個(gè)時(shí)隙中有6個(gè)空閑未用，意味著鏈路傳輸能力的四分之一被浪費(fèi)了。第三十九頁(yè)，共64頁(yè)。分離過(guò)程

DemultiplexingProcess第四十頁(yè)，共64頁(yè)。第四十一頁(yè)，共64頁(yè)。數(shù)據(jù)速率管理

ManagementofDataRate以上討論是假定所有輸入數(shù)據(jù)的速率都是相同的。當(dāng)輸入數(shù)據(jù)的速率不同時(shí)，可用三種策略或這三種策略的組合：多級(jí)復(fù)用(multilevelmultiplexing)多時(shí)隙分配(multiple-slotallocation)脈沖填充(pulsestuffing)第四十二頁(yè)，共64頁(yè)。多級(jí)復(fù)用

MultilevelMultiplexing當(dāng)一路的數(shù)據(jù)速率是其他幾路數(shù)據(jù)速率的整數(shù)倍時(shí)，可采用多級(jí)復(fù)用技術(shù)。第四十三頁(yè)，共64頁(yè)。多時(shí)隙復(fù)用

Multiple-slotMultiplexing在一個(gè)幀里對(duì)某路輸入分配多個(gè)時(shí)隙。第四十四頁(yè)，共64頁(yè)。脈沖填充

PulseStuffing如果某些源輸入的數(shù)據(jù)速率不是其他源輸入數(shù)據(jù)速率的整數(shù)倍，只能采用“脈沖填充”，即：將最高的輸入速率的選作主速率，然后將其他所有低速率的輸入添加虛位。P114圖6.21第四十五頁(yè)，共64頁(yè)。脈沖填充示例

ExampleofPulseStuffing第四十六頁(yè)，共64頁(yè)。幀同步

FramingTDM技術(shù)應(yīng)用時(shí)，復(fù)用器和分離器之間的同步是一個(gè)主要問(wèn)題。最常用的技術(shù)是“附加數(shù)字幀同步法”：在每幀上增加一個(gè)控制比特（時(shí)隙）這些比特看起來(lái)就象增加了一個(gè)新信道——“控制信道”?？刂菩诺郎纤玫谋忍匦问綉?yīng)該是可識(shí)別的。如使用交替變化的…之類(lèi)數(shù)據(jù)信道上不可能有這樣的比特形式。將每個(gè)信道的輸入位與預(yù)期的同步形式比較，就可以解決同步問(wèn)題。第四十七頁(yè)，共64頁(yè)。幀指示位

FramingBits幀指示位（比特）通常由1位構(gòu)成，交替變化為0和1

，使分離器與輸入流同步，以準(zhǔn)確地分離時(shí)隙。第四十八頁(yè)，共64頁(yè)。數(shù)字載波系統(tǒng)

DigitalCarrierSystems一種用于數(shù)字信號(hào)傳輸服務(wù)的TDM層次結(jié)構(gòu)。每路數(shù)字話(huà)音通道的速率為64kbps(DS-0)。美國(guó)分級(jí)結(jié)構(gòu)以DS-1格式為基礎(chǔ)復(fù)用了24路話(huà)音通道數(shù)據(jù)速率1.544Mbps(24×64kbps＋8kbps開(kāi)銷(xiāo))若干DS-1通道進(jìn)行復(fù)用，可達(dá)到更高級(jí)別的復(fù)用如DS-2是4個(gè)DS-1信道的復(fù)用，可獲得6.312

Mbps的數(shù)據(jù)流。以此類(lèi)推，形成數(shù)字載波系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)。第四十九頁(yè)，共64頁(yè)。數(shù)字載波系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)示意圖

Digitalhierarchy第五十頁(yè)，共64頁(yè)。DS服務(wù)和T線(xiàn)路的數(shù)據(jù)速率DS服務(wù)與T線(xiàn)路

DSandTlineT線(xiàn)路是電話(huà)公司用于實(shí)現(xiàn)DS服務(wù)的數(shù)字電話(huà)線(xiàn)路。第五十一頁(yè)，共64頁(yè)。用于電話(huà)線(xiàn)路多路復(fù)用的T-1線(xiàn)路

T-1LineforMultiplexingTelephoneLines第五十二頁(yè)，共64頁(yè)。E線(xiàn)路的速率E線(xiàn)路的速率

ELineRatesE線(xiàn)路是歐洲使用的T線(xiàn)路版本，二者概念相同，容量不同。第五十三頁(yè)，共64頁(yè)。統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用

StatisticalTime-DivisionMultiplexing第五十四頁(yè)，共64頁(yè)。統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用

StatisticalTDM(STDM)同步時(shí)分復(fù)用中，一個(gè)幀中可能會(huì)有許多時(shí)隙被白白浪費(fèi)。使用統(tǒng)計(jì)TDM時(shí)，時(shí)隙并未預(yù)先分配給特定的數(shù)據(jù)源，而是按需進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配。用戶(hù)數(shù)據(jù)先進(jìn)入緩存，然后被盡快地通過(guò)可用的時(shí)隙傳送出去。對(duì)統(tǒng)計(jì)復(fù)用器而言，存在n條輸入線(xiàn)路，但TDM幀中只有k(k<n)個(gè)時(shí)隙可用。所以復(fù)用線(xiàn)路上的數(shù)據(jù)率小于各輸入線(xiàn)路數(shù)據(jù)率的總和。在輸入端，復(fù)用