2.3 多路复用技术（课件）-《计算机网络技术基础》同步教学(上海交通大学出版社)

计算机网络技术基础 LOREM IPSUM DOLOR 数据通信基础 第二章 章节导读 计算机网络是计算机技术与通信技术相结合的产物，因此，数据通信技术是计算机网络的基础。要研究计算机网络，首先要研究数据通信技术。 本章主要介绍与数据通信技术有关的基础知识，包括数据通信的基本概念、数据通信系统模型、数据传输方式、多路复用技术、数据交换技术和差错控制技术等内容。 3 学 习 目 标 理解数据通信的基本概念，掌握数据通信系统模型的基本组成。 掌握不同角度的数据传输方式，如并行传输和串行传输，单工、半双工和全双工通信，异步传输和同步传输，基带传输和频带传输。 掌握电路交换、报文交换和分组交换3种数据交换技术。 掌握奇偶校验码和循环冗余码两种差错控制技术。 掌握频分多路复用、时分多路复用、波分多路复用和码分多路复用4种信道复用技术。 4 2.3 多路复用技术 2.3 多路复用技术 在同一介质上，同时传输多个有限带宽信号的方法，被称为多路复用（Multiplexing）。将多路复用技术引入通信系统，目的是充分利用通信线路的带宽，提高通信介质利用率。 多路复用技术可以分为频分多路复用、时分多路复用、波分多路复用和码分多路复用等多种形式，最常用的是频分多路复用和时分多路复用。 频分多路复用（Frequency Division Multiplexing，FDM） 1 任何信号只占据一个宽度有限的频率，而信道可被利用的频率要比一个信号的频率宽得多，因而可以利用频率分割的方式来实现信道的多路复用。 频分多路复用是利用频率变换或调制的方法，将若干路信号搬移到频谱的不同位置，相邻两路的频谱之间留有一定的频率间隔，以防相互干扰，这样排列起来的信号就形成了一个频分多路复用信号。发送端将信号发送出去，接收端接收到信号后，再利用接收滤波器把各路信号区分开来。这种方法起源于电话系统，如图2-12所示。 图2-12 频分多路复用的电话系统 2.3 多路复用技术 所有电话信号的频带本来都是一样的，即标准频带0.3 KHz～3.4 KHz。利用频率变换，使每路电话信号占有4 KHz的带宽，然后将三路电话信号搬到频段的不同位置，就形成了一个带宽为12 KHz的频分多路复用信号。当信号到达接收端后，接收端就可以将各路电话信号用滤波器区分开。由此可见，信道的带宽越大，容纳的电话路数就会越多。随着通信信道质量的提高，在一个信道上同时传送的电话路数会越来越多。 频分多路复用主要用于宽带模拟线路中，最典型的是有线电视系统。 2.3 多路复用技术 时分多路复用（Time Division Multiplexing，TDM） 2 时分复用是利用时间分隔方式来实现多路复用的，它将一个传送周期划分为多个时间间隔，让多路信号分别在不同的时间间隔内传送。对于数字通信系统主干网的复用采用的就是时分多路复用技术。 2.3 多路复用技术 下面以电话系统为例来说明时分多路复用的工作原理。对于带宽为4 kHz的电话信号，每秒采样8 000次就可以完全不失真地恢复出语音信号。假设每个采样点的值用8位二进制数来表示，那么一路电话所需要的数据传输速率为8×8 000=64 kbps。如果有24路电话信号，每路电话信号包含8位采样值，最后加上1位用于区分或同步每一次的采样间隔，这样在一个采样周期（125 µs）中主干线路共要传输24×8+1=193位二进制数据，即要求主干线路的数据传输速率达到193 bit/125 µs=1.544 Mbps。因此，利用一条数据传输率为1.544 Mbps的信道就可以同时传输24路电话，如图2-13所示。 图2-13 数字电话系统的基群采样周期 2.3 多路复用技术 波分多路复用（Wave Division Multiplexing，WDM） 3 波分多路复用（wave division multiplexing，WDM）是频率分割技术在光纤中的应用，主要用于全光纤网组成的通信系统中。所谓波分多路复用是指在一根光纤上能同时传送多个波长不同的光信号的复用技术，它实质上是利用了光具有不同波长的特征。 波分多路复用的原理与频分多路复用十分类似，不同的是它利用波分复用设备将不同信道的信号调制成不同波长的光，并复用到光纤信道上；在接收端，又采用波分复用设备分离不同波长的光。用于波分复用的设备在通信系统的发送端和接收端分别称为分波器和合波器。 波分多路复用不仅使得光纤的传输能力成倍增加，还可以利用不同波长沿不同方向传输来实现单根光纤的双向传输。除波分多路复用外，还有光频分多路复用（OFDM）、密集波分多路复用（DWDM）、光时分多路复用（OTDM）、光码分多路复用（OCDM）技术等。其中，光纤的密集波分多路复用技术可极大地增