• 2.8 多路复用技术

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    • 数据通信基本原理-8.多路复用技术
    • 多路复用技术

    选一种信道复用技术进行补充介绍,编辑本段内容介绍,内容尽量不要重复。

     

    多路复用技术是为了充分利用信道容量。

     

    时分复用TDM

    所有参与复用的用户在 不同的时间 占用 相同的频带宽度;将 时间 划分为一段段等长的 时分复用帧(TDM帧);时分复用的每一个用户 在 每一个TDM帧 中占用 固定序号的时间片,因此 TDM 信号又叫 等时信号

    • 方式:将整个传输时间分为许多相等的TDM

    每个TMD帧中划分出许多时间间隔时隙

    每个时隙被一路信号占用,每一路信号所占用的时隙周期性的出现

    电路上的每一短暂时刻只有一路信号存在

     

    • 本质:不同的信号,在不同的时间内,占用相同的频带宽度,传送数据
    • 多路的实现:通过在时间上交叉发送每一路信号的一部分,来实现一条电路传送多路信号
    • 用途主要用于数字信道的复用
    • 存在子信道空闲:用户在某一段时间暂无数据传送,那就只能让分配到的子信道空闲,​​​​​​其他用户也无法使用

    频分多路复用

    频分多路复用,是在适于某种传输媒质的传输频带内,若干个频谱互不重叠的信号一并传输的方式,简称FDM。

    在每路信号进入传输频带前,先要依次搬移频率(调制),而在接收端,再搬回到原来的频段,恢复每路的原信号,从而使传输频带得到多路信号的复用。

    各路信号一般为等带宽的同类信号,也可以是不同带宽的不同业务类别的信号。

    调制方式必须是线性调制,可以是调幅、调频或调相。

    原理: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;然后在每个子信道上传输一路信号,以实现在同一信道中同时传输多路信号。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,使各信号的带宽不相互重叠(搬移后的信号如图中的中间3路信号波形);然后用不同的频率调制每一个信号,每个信号都在以它的载波频率为中心,一定带宽的通道上进行传输。为了防止互相干扰,需要使用抗干扰保护措施带来隔离每一个通道。

    分类:线路复用、话路复用、射频波道复用、射频频段复用

    用途:主要用于模拟信道的复用

    补充:在频分多路复用技术中,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,该技术比较成熟,但缺点是不够灵活。在下图中的频分信道,可让N个用户各使用一个频带,或让更多的用户轮流使用这N个频带。这种方式称为频分多址接入FDMA(Frequency Division Multiple Access),简称为频分多址

     

     

    波分复用技术

    1.原理:

      把不同波长的光信号复用到同一根光纤中进行传送,一根光纤被划分为多个波道,多个波长以一定的间隔隔开,在光纤中独立传输。

    2.优势:

    高容量:可以充分利用光纤巨大带宽资源,使传输容量比单波长增加几十上百倍。
    低成本:在大容量长途传输时节省大量光纤和3R再生器,传输成本显著下降。
    保护投资:在网络升级和扩容时,无需对光缆线路进行改造,增加波长即可开通或叠加新业务;
    透明性:与信号速率、调制格式无关,方便引入大带宽新业务;
    波长路由:利用WDM选路可以实现网络交换和恢复从而实现未来透明全光网络。

    3.技术分类:

    (1)CWDM:粗波分复用,CWDM从1260nm到1620nm波段,间隔为20nm,可复用18个光波长,其中1370nm和1390nm由于损耗较大,一般不选择使用。(2)DWDM:密集波分复用;为了充分利用单模光纤1550nm附近低损耗区带来的巨大带宽资源,在C波段以0.8nm波长间隔可复用48个光波长,以0.4nm波长间隔可复用96个光波长,以0.2nm波长间隔可复用192个光波长。

    4.结构:

    N路波长复用的波分复用系统的总体结构主要有:

     光波长转换单元(OTU)

     光合波分波单元(M40,D40)

     光放大单元(BA、LA、PA)(CWDM系统不需要,DWDM系统根据网设可选)

     光监控信道处理单元(OSC)(可选)

     

    除了以上三种方式外,还有一种课堂未提到的:码分复用(CDM。码分复用就是不同用户在不同的编码方式下实现通信,举个例子:如果大家都用各自的语言说话,有的人说英语,有的人说法语,有的人说中文,那就是码分多址。

    码分复用技术是一种信道复用技术,主要用于无线通信,也被称为CDMA(Code Division Multiple Access)。它基于码片序列的加扰与解扰来实现多用户同时使用同一频带进行通信。

    基本思想是将每个用户的数据流通过伪随机码生成器产生唯一的码片序列,然后与伪随机码中的码片相乘得到扩频码,每个用户用不同的扩频码将数据加密,形成一个带扩频码的信号,再在载波信号中直接叠加传输。

    接收端在收到整个信号后,使用相同得扩频码与信号进行解密,同时将接收到的信号与自己的频谱匹配后得到对应的原始数据,实现对多信号传输的区分。

    码分复用技术的主要优点如下:

    1. 高效性:多个用户可同时使用同一个频带进行通信,提高了频带的利用率。

    2. 抗干扰性:因为每个用户的扩频码都是独一无二的,所以其他用户的干扰信号几乎不会影响通信质量。

    3. 安全性:信号在扩频码的加密下,不容易被第三方拦截和窃听,提高了通信的安全性。

    4. 可靠性:由于每个用户都有自己的独立传输路径,所以即使其中的某个用户失效,其他用户的正常通信不会受到影响。

    码分复用技术的主要应用领域包括移动通讯、卫星通信、军事通信等。其技术含量较高,在实际应用中需要考虑各种因素对通信质量的影响。

    示意图:

    空分复用技术

    空分复用(SDM)技术利用多路空间上的正交信道来同时传输信号达到扩容的目的,其概念最早应该是在无线通信领域被提出并被推广应用,如我们常听说的beam forming, Massive MIMO等或多或少都与之相关。而光传输领域中的SDM技术一般来讲主要包括四种,基于传统的光纤束、光纤阵列的并行光纤传输,基于多芯光纤的高密度传输,基于少模光纤的模式复用传输,基于轨道角动量复用的传输。

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