如何提高通信線路的利用率是數(shù)據(jù)通信中的一個(gè)不可忽視的內(nèi)容。為了充分利用傳輸媒體,人們研究了在一條物理線路上建立多個(gè)通信信道的技術(shù),這就是多路復(fù)用技術(shù)。多路復(fù)用技術(shù)的實(shí)質(zhì)是,將一個(gè)區(qū)域的多個(gè)用戶數(shù)據(jù)通過(guò)發(fā)送多路復(fù)用器進(jìn)行匯集,然后將匯集后的數(shù)據(jù)通過(guò)一條物理線路進(jìn)行傳送,接收多路復(fù)用器再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分離,分發(fā)到多個(gè)用戶。那么只要帶寬允許,在已有的高速線路上采用多路復(fù)用技術(shù)可以省去安裝新線路的大筆費(fèi)用,另外還可以將若干條低速線路進(jìn)行連接,以滿足主機(jī)間高速通信的需求。
下面介紹幾種常用的多路復(fù)用技術(shù):
通信線路的可用帶寬往往是超過(guò)給定信號(hào)的帶寬的,如果在這樣的一個(gè)信道上只傳輸一路信號(hào)的話,就像在寬闊的馬路上只有一個(gè)車道一樣,顯然太浪費(fèi)。因此我們可以把以頻率分割的方式把一條信道分成若干個(gè)子信道,從而實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用,這就是頻分復(fù)用的基本原理。每路信號(hào)以不同的載波頻率進(jìn)行調(diào)制,而且各個(gè)載波頻率是完全獨(dú)立的,即各個(gè)信道所占用的頻帶不相互重疊,那么每個(gè)信道就能獨(dú)立地傳輸一路信號(hào)。
如下圖,這條信道中同時(shí)傳輸四個(gè)用戶的信號(hào),左邊的設(shè)備是一個(gè)復(fù)用器,右邊對(duì)應(yīng)的就是一個(gè)分用器,復(fù)用器的作用就是把各路用戶的信號(hào)進(jìn)行頻譜搬移,搬移到分配給它的頻段范圍,分用器就相當(dāng)于一個(gè)濾波器,再把各種信號(hào)區(qū)別開(kāi)來(lái)。
頻分多路復(fù)用在無(wú)線電廣播和電視領(lǐng)域中應(yīng)用較多。ADSL也是一個(gè)典型的頻分多路復(fù)用。ADSL用頻分多路復(fù)用的方法,在公共交換電話網(wǎng)絡(luò)(PSTN)使用的雙絞線上劃分出三個(gè)頻段:0-4kHz用來(lái)傳送傳統(tǒng)的語(yǔ)音信號(hào);20-50kHz用來(lái)傳送計(jì)算機(jī)上載的數(shù)據(jù)信息;150-500kHz或140-1100kHz用來(lái)傳送從服務(wù)器上下載的數(shù)據(jù)信息。
時(shí)分復(fù)用是采用時(shí)間分片的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)傳輸信道的多路復(fù)用,也就是說(shuō)每一路信號(hào)傳輸按時(shí)間片輪流著占用信道的整個(gè)帶寬。時(shí)間片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(lái)確定。比如我們把上課的教室看作一個(gè)信道,不同的老師在每天不同的時(shí)間段去使用這件教室就相當(dāng)于是時(shí)分復(fù)用,因?yàn)槲覀儚暮暧^上來(lái)看,同一天這個(gè)教室被分配給了多個(gè)用戶使用,那從微觀上來(lái)看,在某一時(shí)刻該教室還只是分配給了一個(gè)老師。
目前,應(yīng)用最廣泛的時(shí)分多路復(fù)用是貝爾系統(tǒng)的T1載波。該系統(tǒng)的工作是這樣的,用一個(gè)編碼解碼器輪流對(duì)24路話音信道取樣、量化和編碼,將一個(gè)取樣周期中(125μs)得到的7位一組的數(shù)字合成一串,共7*24位長(zhǎng)。這樣的數(shù)字串在送入信道前要在每一個(gè)7位組的后面插入一個(gè)信令位,于是變成8*24=192位長(zhǎng)的數(shù)字串。最后再加入一個(gè)幀同步位,故幀長(zhǎng)為193位。因此對(duì)于每一路話音信道來(lái)說(shuō)傳輸速率為7b/125μs=56kbps,而T1載波總的數(shù)據(jù)傳輸速率為193b/125μs=1.544Mbps。
波分復(fù)用使用在光纖通信中,就是在同一根光纖內(nèi)傳輸多路不同波長(zhǎng)的光信號(hào),以提高單根光纖的傳輸能力。其實(shí)它本質(zhì)上是一種光的頻分復(fù)用,因?yàn)樗玫念l率比較高,習(xí)慣上就用光的波長(zhǎng)來(lái)表示,名字也就變成了波分復(fù)用。我們?cè)谙聢D中看到的這樣單根光纖可以傳送八種波長(zhǎng),每一波長(zhǎng)如果速率是2.5Gb/s,那么就可以構(gòu)成20Gb/s的傳輸系統(tǒng),在發(fā)送端經(jīng)過(guò)復(fù)用器匯合在一起,偶合到光線路的同一根光纖中進(jìn)行傳輸?shù)募夹g(shù)。那在接收端經(jīng)過(guò)解復(fù)用器將各種波長(zhǎng)的光載波分離,然后由光接收機(jī)做進(jìn)一步處理,以恢復(fù)出原始的信號(hào)。
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