淺談網(wǎng)絡(luò)中的多路復(fù)用技術(shù)

夏杰

摘要：在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，傳輸線路的成本占整個(gè)系統(tǒng)相當(dāng)大的比例。為了提高傳輸線路的利用率，一般采用讓多個(gè)數(shù)據(jù)通信合用一條傳輸線的方法，這就是多路復(fù)用技術(shù)。

關(guān)鍵詞：復(fù)用技術(shù);信道

頻分多路復(fù)用（Frequency Division Multiplexing，F(xiàn)DM）是將具有一定帶寬的信道分割為若干個(gè)較小頻帶的子信道，每個(gè)子信道供一個(gè)用戶使用。這樣在信道中就可同時(shí)傳送多個(gè)不同頻率的信號(hào)，如圖2-10所示。分割開的子信道的中心頻率不相重合，且各信道之間留有一定的空閑頻帶（也叫作保護(hù)頻帶），以保證數(shù)據(jù)在各子信道上的可靠傳輸。頻分多路復(fù)用實(shí)現(xiàn)的條件是信道的帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳輸每個(gè)單路信號(hào)所需要的帶寬。

時(shí)分多路復(fù)用（Time Division Multiplexing，TDM）是將一條物理線路按時(shí)間分成一個(gè)個(gè)的時(shí)間片，每個(gè)時(shí)間片常稱為一幀（Frame），每幀長(zhǎng)125 ms，再分為若干時(shí)隙，輪換地為多個(gè)信號(hào)所使用。每一個(gè)時(shí)隙由一個(gè)信號(hào)（也即一個(gè)用戶）占用，也即在占有的時(shí)隙內(nèi)，該信號(hào)使用通信線路的全部帶寬，而不像FDM那樣，同一時(shí)間同時(shí)發(fā)送多路信號(hào)。時(shí)隙的大小可以按一次傳送一位、一個(gè)字節(jié)或一個(gè)固定大小的數(shù)據(jù)塊所需的時(shí)間來確定。從性質(zhì)上來看，時(shí)分多路復(fù)用特別適合于數(shù)字信號(hào)的傳輸。通過時(shí)分多路復(fù)用，多路低速數(shù)字信號(hào)可復(fù)用兩條高速的信道。例如，數(shù)據(jù)速率為48 kbps的信道可為5條速率為9600 bps 的信號(hào)時(shí)分多路復(fù)用，也可為20條速率為2400bps的信號(hào)時(shí)分多路復(fù)用。

同步時(shí)分多路復(fù)用是指時(shí)分方案中的時(shí)間片是預(yù)先分配好的，時(shí)間片與數(shù)據(jù)源是一一對(duì)應(yīng)的，不管某一個(gè)數(shù)據(jù)源有無數(shù)據(jù)要發(fā)送，對(duì)應(yīng)的時(shí)間片都是屬于它的，或者說各數(shù)據(jù)的傳輸定時(shí)是同步的。在接收端，根據(jù)時(shí)間片的序號(hào)來分辨是哪一路數(shù)據(jù)，以確定各時(shí)間片上的數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)送往哪一臺(tái)主機(jī)。數(shù)據(jù)源A、B、C、D按時(shí)間先后順序分別占用被時(shí)分復(fù)用的信道。

異步時(shí)分多路復(fù)用是指各時(shí)間片與數(shù)據(jù)源無對(duì)應(yīng)關(guān)系，系統(tǒng)可以按照需要?jiǎng)討B(tài)地為各路信號(hào)分配時(shí)間片。為使數(shù)據(jù)傳輸順利進(jìn)行，所傳送的數(shù)據(jù)中需要攜帶供接收端辨認(rèn)的地址信息，因此異步時(shí)分復(fù)用也稱為標(biāo)記時(shí)分復(fù)用技術(shù)。高速交換中的異步傳輸模式ATM就是采用這種技術(shù)來提高信道利用率的。

光波分多路復(fù)用（Wavelength Division Multiplexing，WDM）技術(shù)是在一根光纖中能同時(shí)傳播多個(gè)光波信號(hào)的技術(shù)。光波分多路復(fù)用的原理，在發(fā)送端將不同波長(zhǎng)的光信號(hào)組合起來，復(fù)用到一根光纖上，在接收端又將組合的光信號(hào)分開（解復(fù)用），并送入不同的終端。

簡(jiǎn)單地說，光波分多路復(fù)用是將一條單纖轉(zhuǎn)換為多條“虛纖”，每條虛纖工作在不同的波長(zhǎng)上。光波分多路復(fù)用系統(tǒng)有3種基本結(jié)構(gòu)：光多路復(fù)用單纖傳輸系統(tǒng)、光雙向單纖傳輸系統(tǒng)、光分路插入傳輸系統(tǒng)。

光多路復(fù)用單纖傳輸系統(tǒng)，發(fā)送端將不同波長(zhǎng)的已調(diào)制的光信號(hào)w1，w2，…，wN通過復(fù)用器（Multiplexer）組合在一起，在一條光纖中單向傳輸;接收端使用解復(fù)用器（Demultiplexer）將不同波長(zhǎng)的信號(hào)分開，從而完成信號(hào)傳輸?shù)娜蝿?wù)。

光雙向單纖傳輸系統(tǒng)系統(tǒng)中，用一條光纖實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向信號(hào)的同時(shí)傳輸，因而也稱為單纖全雙工通信系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)這種系統(tǒng)的關(guān)鍵思想是兩端都需要一組復(fù)用/解復(fù)用器（MD）。

光分路插入傳輸系統(tǒng)中，兩端都需要一組復(fù)用/解復(fù)用器（MD），復(fù)用器將光信號(hào)w3、w4插接到光纖中，解復(fù)用器將光信號(hào)w1、w2從光纖信號(hào)中分接出來，通過不同波長(zhǎng)光信號(hào)的合流與分流實(shí)現(xiàn)信息的上、下通路。

現(xiàn)代通信網(wǎng)的基礎(chǔ)是通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合，而完成計(jì)算機(jī)之間、計(jì)算機(jī)與終端之間以及終端與終端之間的信息傳遞的通信方式和通信業(yè)務(wù)就是數(shù)據(jù)通信。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)的結(jié)合日趨緊密，數(shù)據(jù)通信作為計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，在現(xiàn)代通信領(lǐng)域扮演著越來越重要的角色。本章主要介紹了數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)、常見的數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)以及多路復(fù)用、數(shù)據(jù)交換等數(shù)據(jù)通信技術(shù)。