8、多路复用技术

article/2025/10/19 10:44:53

这一节,我们介绍信道的多路复用,作为数据通信基础的收尾知识点,这个知识点并没有特别复杂的地方,主要是理解不同的复用技术的特点,在一些考试中也没有多少考点,或者说不做重点。


多路复用技术

先从字面上来理解,多路复用,大概的意思就是,把多路来源的信号通过一定的技术处理,让它们在同一条信道上传输而不产生相互的干扰。

我们想象这样一种情况,有6个用户,用户1、用户2、用户3,分别要和用户4、用户5、用户6进行通信,那么在用户1和4、2和5、3和6之间都要单独使用一条信道,这样总共就需要三条信道。

虽然上面的例子,看起来没有不合理的地方,但是如果用户数不止6个呢,有10个、20个、30个,那么总共算起来就需要十几条信道了,如果用户数量更多,那么需要的信道也就更多了,如果这其中有某几对用户,需要通信的次数很少,那么他们之间的这条信道资源就被浪费了。

所以,针对这种问题,提出了多路复用的解决方案,就是在发送端使用一个复用器,把多路来源的信号复用到一起,让多个用户合起来使用一个共享信道进行通信,在接收端使用一个分用器,把合起来传输的信息分别送到相应的目的端

当然也不是所有情况下都要复用,复用技术适合用在用户数很多,也就是信号来源很多的情况下。如果就只有两对用户要通信,还要安装专门的复用器、分用器、共享信道,付出的费用代价就得不偿失了。

下面我们介绍常见的多路复用技术,理解它们的特点。


频分复用(FDM)

频分复用技术是最简单的复用方法,它的基本思想是:把一条共享的信道,按照频率范围划分为多个固定的频带,每个频带都有固定的频率范围。用户在分配到一定的频带后,在通信过程中自始至终都占用这个频带。

时分复用(TDM)

时分复用技术是基于时间片对信道进行划分的,将时间划分为一段段等长的TDM帧,每一个时分复用的用户在每一个TDM帧中占用固定序号的时间片,每一个用户所占用的时间片周期性的在信道上出现

如果感觉理解不了上面那段话,可以这样想象:有4个用户,他们每个人都占用共享信道上一毫秒的时间片,第一个毫秒的时候,用户1发送一个数据,第二毫秒的时候轮到用户2发送,以此类推,到第5毫秒的时候就又轮回来,用户1、用户2……

下面,我们给出示意图,观察FDM和TDM技术:

统计时分复用(STDM)

STDM是在TDM技术的基础上发展而来的,主要是解决了TDM技术的一个弊端。

在TDM的思想中,每个用户都占有一个等长的时间片,轮流使用信道资源,但是计算机发送数据有一个特点叫突发性,或者叫异步性,就是说用户也不能确定在什么时候发送一次数据,这样的话,如果在一段时间内,某个用户没有数据要发送,而在属于此用户使用时间之内,其它用户也不能抢占这个资源,那么分配给此用户的时间片资源就被浪费了。

针对这个弊端,提出了统计时分复用,各用户准备好要发送数据之后,随时就可以发往复用器中的缓存,然后复用器依次扫描缓存,把缓存中的数据放入STDM帧中,对没有用户数据的缓存就跳过去,等到一个STDM帧放慢了数据,就放到信道上发送出去

因此,我们看出,STDM帧不是固定分配时间片,而是按需动态分配时间片,大大提高了信道的利用率

波分复用(WDM)

波分复用是针对于光纤介质专用的复用技术,是利用光波的不同波长来划分信道的。在波分复用中,用到的设备被称作光复用器和光分用器,或者称为合波器、分波器。

随着光纤线路的普及,波分复用技术也随之发展,最初人们只能在一根光纤上复用两路光信号,后来可以做到复用几十路甚至更多,我们把这种称作密集波分复用(DWDM),被广泛应用到各个领域。

关于多路复用技术,我们就先介绍这么多,其实还有其它的复用技术,我们以后放到无线网专栏中再详细的学习。至此,数据通信基础知识已经全部讲完,下一节我们将开启TCP/IP的最底层——物理层的知识学习。


参考教材:谢希仁《计算机网络》第七版


http://chatgpt.dhexx.cn/article/BOqYGa1T.shtml

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