计算机网络基础知识之多路复用技术

$2.2.4 多路复用技术

　　在数据通信系统或计算机网络系统中,传输媒体的带宽或容量往往超过传输单一信号的需求,为了有效地利用通信线路,希望一个信道同时传输多路信号,这就是所谓的多路复用技术(MultiplexiI1g)。采用多路复用技术能把多个信号组合起来在一条物理信道上进行传输,在远距离传输时可大大节省电缆的安装和维护费用。频分多路复用FDM (Frequency Division Multiplexing)和时分多路复用IBM (Time Di-vision MultiplexiIIg)是两种最常用的多路复用技术。

1.频分多路复用FDM

在物理信道的可用带宽超过单个原始信号所需带宽情况下,可将该物理信道的总带宽分割成若干个与传输单个信号带宽相同(或略宽)的子信道,每个子信道传输一路信号,这就是频分多路复用。多路原始信号在频分复用前,先要通过频谱搬移技术将各路信号的频谱搬移到物理信道频谱的不同段上,也即使信号的带宽不相互重叠,这可以通过采用不同的载波频率进行调制来实现。频分多路复用FDM的一个示例见图2.12(a),其中8个信号源输入到一个多路复用器中,该多路复用器用不同的频率(f1~f8)调制每一个信号,每个信号需要一个以它的载波频率为中心的一定带宽的通道。为了防止相互干扰,使用保护带来隔离每一个通道,保护带是一些不使用的频谱区。

2.时分多路复用TDM

　　若媒体能达到的位传输速率超过传输数据所需的数据传输速率,则可采用时分多路复用TDM技术,也即将一条物理信道按时间分成若干个时间片轮流地分配给多个信号使用。每一时间片由复用的一个信号占用,而不像FDM那样,同一时间同时发送多路信号。这样,利用每个信号在时间上的交叉,就可以在一条物理信道上传输多个数字信号。这种交叉可以是位一级的,也可以是由字节组成的块或更大的信息组进行交叉。如图2.12(b)中的多路复用器有8个输入,每个输入的数据速率假设为9.616ps,那么一条容量达76.8kbps的线路就可容纳8个信号源。该图描述的时分多路复用四M方案,也称同步(Synchronous)时分多路复用TDM,它的时间片是预先分配好的,而且是固定不变的,因此各种信号源的传输定时是同步的。与此相反,异步时分多路复用1DM允许动态地分配传输媒体的时间片。

　　时分多路复用TDM不仅仅局限于传输数字信号,也可以同时交叉传输模拟信号。另外,对于模拟信号,有时可以把时分多路复用和频分多路复用技术结合起来使用。一个传输系统,可以频分成许多条子通道,每条子通道再利用时分多路复用技术来细分。在宽带局域网络中可以使用这种混合技术。

　　Bell系统的T1载波利用脉码调制PCM和时分多路复用TDM技术,使24路采样声音信号复用一个通道,其帧结构如图2.13所示。24路信道各自轮流将编码后的8位数字信号组成帧,其中7位是编码的数据,第8位是控制信号。每帧除了24×8=192位之外,另加一位帧同步位。这样,一帧中就包含有193位,每一帧用125us时间传送,因此T1系统的数据传输速率为1.544Mbps。

　　CCITT建议了一种2.048Mbps速率的PCM载波标准,称为E1载波(欧洲标准)。它的每一帧开始处有8位作同步用,中间有8位用作信令,再组织30路8位数据,全帧含256位,每一帧也用125us传送,可计算出数据传输速率为256位/125us=2.048Mbps。