计算机网络 多路复用技术
多路复用的基本原理
多路复用的基本原理多路复用是计算机网络中的一种通讯技术，它是指在同一个物理通讯通道（例如一条网络电缆或光纤），在同一时间内，同时传输多个独立的信号，实现多个通讯线路共享一个物理通讯通道的方法。
多路复用使得网络使用率大大提高，提高了网络的可靠性和性能。
本文将从多路复用的基本原理入手，详细阐述多路复用的原理、分类、实现、优缺点以及应用场景。
一、多路复用的原理在计算机网络中，假设有多个用户A、B、C、D，需要同时与网络服务器通信，而服务器只有一条物理链路，如果每个用户都从服务器上获取一条物理链路，那么服务器的物理链路就会被占用。
于是，多路复用技术就有了应用的基础。
多路复用的原理是将多个用户的数据流复用在同一物理通讯线路上，形成一个混合流向目标地址传输。
在服务器端，对来自每个用户的数据进行分类处理，将它们区分开来，并打上标记码，发送到混合流中。
在客户端接收到混合流后，对它进行解复用，将其区分开来，并根据标记码将数据还原到原来的各自的用户数据流。
如下图所示：二、多路复用的分类多路复用根据传输数据的特点和处理方法，可以分为如下两种类型：1、频分多路复用（FDM）频分多路复用是将信号在频域上分成不同的频带，不同频带内的信号被分别转换成数字信号，再将数字信号按不同频率排列，通过调制传输到接收端，接收端采用解调的方法将各个频率上的数据恢复为原数据，实现多路复用。
在频分多路复用中，各个用户占用频带的带宽是相等的，但也有可能因为传输距离和信号衰减等原因导致传输质量的不均衡。
常用于有线电视信号传输。
2、时分多路复用（TDM）时分多路复用是将信号在时间域上分隔开，按不同时间段分配给不同通道，从而实现多路复用。
时分多路复用中，各个用户占用时间段的时间是相等的，但数据量不一定相等，需要在传输过程中进行适当的压缩和解压缩。
常用于数字电话、网路等数据传输。
三、多路复用的实现多路复用的实现需要网络的发送方和接收方都支持多路复用协议。
计算机网络 多路复用技术
计算机网络多路复用技术《计算机网络多路复用技术》在当今数字化的时代，计算机网络已经成为我们生活和工作中不可或缺的一部分。
当我们享受着高速、稳定的网络连接，畅快地浏览网页、观看视频、进行在线游戏时，背后有一项关键技术在默默地发挥着作用，那就是多路复用技术。
想象一下，有一条道路，上面有许多车辆（数据）在行驶，如果没有良好的交通规则和管理方式，道路就会拥堵不堪，交通效率会极其低下。
计算机网络中的数据传输也是如此，如果没有有效的多路复用技术，网络带宽就会被浪费，数据传输的效率和质量也会大打折扣。
多路复用技术，简单来说，就是允许多个数据源共享一个通信信道，从而提高信道的利用率。
这就好比在一条高速公路上，设置了多个车道，让不同类型、不同目的地的车辆能够有序地行驶，充分利用道路资源。
常见的多路复用技术主要有时分多路复用（TDM）、频分多路复用（FDM）和波分多路复用（WDM）。
时分多路复用就像是把时间切成了很多小片段，然后按照一定的顺序分配给不同的数据源。
比如说，有三个数据源 A、B、C，在第一个时间段里，信道传输 A 的数据；第二个时间段传输 B 的数据；第三个时间段传输 C 的数据，然后再循环往复。
这样，在宏观上看起来，好像是这三个数据源同时在使用信道进行数据传输，但实际上是在不同的时间片段里轮流使用。
时分多路复用技术适用于数字信号的传输，它的优点是控制简单，但缺点是如果某个数据源在分配的时间段内没有数据要传输，那么这段时间就会被浪费，信道的利用率可能不高。
频分多路复用则是根据不同的频率来划分信道。
它把信道的带宽划分成多个不同的频段，每个频段分配给一个数据源。
就像广播电台，不同的电台使用不同的频率进行广播，听众可以通过调整收音机的频率来选择收听自己喜欢的电台。
频分多路复用技术适用于模拟信号的传输，它能够充分利用信道的带宽，但缺点是容易受到干扰，而且不同频段之间需要设置保护频带，会造成一定的带宽浪费。
波分多路复用是在光纤通信中常用的技术。
多路复用解释
多路复用（Multiplexing）是指在计算机网络通信中，利用一个物理通道传输多个数据流的技术。
它通过将多个数据流分解成小块，并交替地在通信链路上传输，实现了在一条物理通道上同时传输多个数据流的目的。
多路复用的使用可以提高带宽利用率和传输效率，降低通信成本，并且能够满足多用户同时访问的需求。
在传统的通信方式中，每个数据流都需要独占一个物理通道才能进行传输。
然而，随着网络应用的不断发展，用户对于网络带宽的需求逐渐增加，传统的通信方式已经无法满足多用户同时访问的需求。
此时，多路复用技术应运而生，它可以复用已有的通信资源，将多个数据流同时传输，提高通信效率。
在多路复用的实现过程中，通常使用了两种主要的技术：时分复用（TDM）和分组复用（FDM）。
时分复用是指将时间划分为若干个时隙，每个时隙用于传输不同的数据流。
发送端将要发送的数据流按照一定的顺序放置在不同的时隙里，接收端则按照相同的顺序将相应的时隙中的数据恢复出来。
时分复用的优点是实现简单，对于时延敏感性较低的应用比较适用。
但是，时分复用的缺点是无法随着数据流量的变化灵活调整带宽分配，因此在网络负载较大时容易出现拥塞。
分组复用是指将每个数据流分成小的数据包，然后交替地传输这些数据包。
发送端将不同数据流的数据包按照一定的规则混合在一起发送，接收端则根据数据包的标识将它们恢复出来。
分组复用的优点是带宽分配灵活，能够根据网络负载情况动态调整带宽分配，提高网络的利用率。
但是，分组复用的缺点是在传输过程中会增加一定的延迟，并且对数据包的排序和恢复需要一定的处理时间。
多路复用广泛应用于各种计算机网络中，例如电话网络、数据通信网络等。
在电话网络中，多路复用可以实现多个电话用户共享一条物理线路进行通话，从而减少了线路的占用。
在数据通信网络中，多路复用可以将多个应用程序的数据流同时传输，提高网络的带宽利用率，并且能够满足多用户同时访问的需求。
总而言之，多路复用是一种有效的网络通信技术，通过复用已有的通信资源，可以在一条物理通道上同时传输多个数据流，提高带宽利用率和传输效率，降低通信成本，并且能够满足多用户同时访问的需求。
9、多路复用技术
5.码分多路复用
码分多路复用CDMA（Code Division Multiple Access)码分多路是采用地址码和时间、 频率共同区分信道的方式。CDMA的特征是个每个用户有特定的地址码，而地址码之 间相互具有正交性，因此各用户信息的发射信号在频率、时间和空间上都可能重叠， 从而使用有限的频率资源得到利用。CDMA是在扩频技术上发展起来的无线通信技术， 即将需要传送的具有一定信号带宽的信息数据，从一个带宽远大于信号带宽的高速伪 随机码进行调制，使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制并发送出去。接收端也 使用完全相同的伪随机码，对接受的带宽信号作相关处理，把宽带信号换成原信息数 据的窄带信号即解扩，以实现信息通信。不同的移动台（或手机）可以使用同一个频 率，但是每个移动台（或手机）都被分配带有一个独特的“码序列”，该序列码与所 有别的“序列码”都不相同，因为是靠不同的“码序列”来区分不同的移动台（或手 机），所以各个用户相互之间也没有干扰从而达到了多路复用的目的。
1.多路复用技术的概念
多路复用技术需要用到的设备： 1、多路复用器（Multiplexer） 在发送端根据约定规则把多个低带宽信号复合成一个高带宽信号。 2、多路分配器（Demultiplexer） 根据约定规则再把高带宽信号分解为多个低带宽信号。 这两种设备统称为多路器（MUX）
2.频分多路复用
ATDM就是只有当某一路用户有数据要发送时才把时隙分配给 它；当用户暂停发送数据时，则不给它分配时隙。电路的空闲时隙可 用于其他用户的数据传输。
3.时分多路复用
时分多路复用技术TDM（Time Division Multiplexing）时分多路复用是以信道传输时间作为分割对象，通过为多个 信道分配互不重叠的时间片段的方法来实现多路复用。时分多路复用将用于传输的时间划分为若干个时间片段，每 个用户分得一个时间片。时分多路复用通信，是各路信号在同一信道上占有不同时间片进行通信。由抽样理论可知， 抽样的一个重要作用，是将时间上连续的信号变成时间上的离散信号，其在信道上占用时间的有限性，为多路信号 沿同一信道传输提供条件。具体说就是把时间分成一些均匀的时间片，通过同步（固定分配）或统计（动态分配） 的方式，将各路信号的传输时间配分在不同的时间片，以达到互相分开，互不干扰的目的。至2011年9月，应用最广 泛的时分多路复用是贝尔系统的T1载波。T1载波是将24路音频信道复用在一条通信线路上，每路音频信号在送到多 路复用器之前，要通过一个脉冲编码调制编码器，编码器每秒抽样8000次。24路信号的每一路，轮流将一个字节插 入到帧中，每个字节的长度为8位，其中7位是数据位，1位用于信道控制。每帧由24×8=192位组成，附加1bit作为帧 的开始标志位，所以每帧共有193bit。由于发送一帧需要125ms，一秒钟可以发送8000帧。因此T1载波数据传输速率 为：193bit×8000=1544000bps=1544Kbps=1.544Mbps
多路复用技术
信号复合
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信号分离
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多路复用技术的分类：
◇ 频分多路复用FDMA ◇ 时分多路复用TDMA ◇ 波分多路复用WDMA
◇ 码分多路复用CDMA
1 频分多路复用（FDMA）
定义：是将具有一定带宽的信道分割成若干个有较小频带的子信 道，每个子信道传输一路信号，即供一个用户使用，这就是频分 多路复用。 特点： （1）在一条通信线路上设计有多路通信信道;
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填空题
1、数据交换方式基本上分为三种 电路交换 、报文交 换和分组交换 。 2、分组交换有两种方式：数据报方式和虚电路方式。 3、用电路交换技术完成的数据传输要经历电路建立 阶段 、 数据传输阶段和拆除电路连接阶段 。 4、在计算机的通信子网中，其操作方式有两种，它 们是面向连接的电路交换方式和虚电路方式和无连接 的报文交换方式和数据报交换方式。 5、在数据报服务方式中，网络节点要为每个数据报/ 分组选择路由，在虚电路服务方式中，网络节点只在 连接建立时选择路由。
异步时分复用技术又被称为统计时分复用或智能时分复 用（ITDM）技术，它能动态地按需分配时隙，时间片位 置与信号源没有固定的对应关系
时分多路复用常用于传输数字信号。 但是也不局限于传输数字信号，模拟信号也 可 以同时交叉传输。另外，对于模拟信号， 时分多路复用和频分多路复用结合起来使用 也是可能的。一个传输系统可以频分许多条 通道，每条通道再用时分多路复用来细分。
计算机网络通信技术第03章 调制解调和多路复用技术
调制解调技术
在频带系统中，调制器、解调器是核心，调制解 调技术也是通信学科中的关键技术和重要内容。
在频带系统中还有功率放大器、混频器、馈线系 统、天线等部分，这些部分从原理角度看对信号不会 产生有本质变化，不列在频带系统中。
调制解调技术（2）
数据信号的调制是指利用数据信号来控制一定 形式高频载波的参数，以实现其频率搬移的过程。
高频载波的参数有幅度、频率和相位，因此， 就形成了幅移键控（ASK）、频移键控（FSK） 和相移键控（PSK）三种基本数字调制方式。
幅移键控（ASK）（ 1.定义 ）
幅移键控（ASK， Amplitude Shift Keying）又称幅度键控，
上，让载波通过；0信号时开关S断开，载波不能通过。这
种通过开关的通断达到载波的有无（实质上是改变载波的
幅度）所形成的信号也叫 OOK（On－off Keying）信号。
3．波形
由定义和实现逻辑都可画出2ASK信 号的波形，如图所示。
第03章 调制解调和多路复用技术
第03章 调制解调和多路复用技术
内容提要：
调制与解调 基带传输 频带传输 PSK、FSK、ASK 多路复用技术
调制和解调
在计算机与打印机之间的近距离数据 传输、在局域网和一些域域网中计算机间 的数据传输等都是基带传输。
基带传输实现简单，但传输距离受限。
④.抽样判决器：带有噪声的数据波形恢复成标准的数据基带信号。
1．理想基带传输系统
理想基带传输系统的传输特性具有理想低通特 性，其传输函数为
理想基带传输系统
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传输时延与抖动
传输时延
指信号从发送端传输到接收端所需的 时间，通常以毫秒（ms）为单位。传 输时延与信号传播速度、传输距离和 信道带宽等因素有关。
抖动
指信号在传输过程中产生的时间不确 定性，通常以微秒（μs）为单位。抖 动会导致信号在接收端产生时间上的 偏移，影响通信系统的性能。
04
多路复用技术应用实例
看。
数字电视多路复用
数字电视采用时分多路复用技术 ，将音频、视频、数据等多种信 息复用到同一数字信号中进行传 输，提高信号传输效率和节目质
量。
05
多路复用技术性能评估与 优化
性能评估指标及方法
吞吐量
衡量系统处理能力的关 键指标，表示单位时间 内成功传输的数据量。
时延
数据从发送端到接收端 所需的时间，反映系统
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演讲人： 日期：
contents
目录
• 多路复用技术概述 • 多路复用技术分类 • 多路复用技术关键参数 • 多路复用技术应用实例 • 多路复用技术性能评估与优化 • 多路复用技术发展趋势与挑战
01
多路复用技术概述
定义与基本原理
定义
多路复用技术是一种将多个信号 组合在一条物理信道上进行传输 的技术，接收端再将复合信号分 离出来。
缺点
设备生产比较复杂，会因滤波器件特 性不够理想和信道内存在非线性而产 生路间干扰。
信道复用率高，允许复用的路数多， 同时它的分频方便。
时分多路复用
原理
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。
优点
传输的是数字信号，差错可控；安全性高。
通信系统中的多路复用技术介绍
通信系统中的多路复用技术介绍多路复用技术指的是在通信系统中，通过将多个信号合并在一个信道中传输，以提高通信信道的利用率和传输效率的一种技术。
它可以将不同用户的信号同时传输在同一个信道中，从而实现多个用户同时进行通信。
下面将详细介绍多路复用技术的原理和步骤。
一、多路复用技术的原理1. 频分多路复用（FDM）：将传输信道频带划分为若干个不重叠的子信道，每个子信道用于传输一个用户的信号。
通过控制每个子信道的带宽，可以使不同用户之间的信号不会相互干扰。
2. 时分多路复用（TDM）：将传输信道的时间分成若干个时隙，每个时隙用于传输一个用户的信号。
用户的信号在不同的时隙进行传输，通过控制每个用户的传输速率，可以实现多用户同时传输。
3. 统计多路复用（SDM）：根据用户的传输需求和信道的使用情况，动态地分配信道资源。
当用户的传输需求较小或者其他用户没有传输时，可以将信道资源分配给其他用户使用。
二、多路复用技术的步骤1. 信号接入：将不同用户产生的信号接入到通信系统中。
用户的信号可以通过不同的方式接入，如数字化后通过信号结构器输入、模拟信号通过模数转换器转换为数字信号后输入等。
2. 信号编码：对每个用户的信号进行编码。
编码可以使得不同用户的信号在传输过程中相互独立，不会相互干扰。
常见的编码方式有频分编码、时分编码等。
3. 多路复用：将各个用户的信号按照多路复用技术的原理进行合并。
例如，对于频分多路复用技术，可以将每个用户的信号经过调制后分配到不同的频带中；对于时分多路复用技术，可以将每个用户的信号按照时间顺序分配到不同的时隙中。
4. 信号传输：将多路复用后的信号通过信道传输。
传输过程中需要保持信号的完整性和准确性，避免信号受到干扰或衰减。
5. 信号分解：在接收端，将传输的信号进行分解，分离出各个用户的信号。
分解可以使用与多路复用技术相对应的解复用技术，如频分解复用、时分解复用等。
6. 信号解码：对分离出的每个用户的信号进行解码。
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计算机网络 多路复用技术
在计算机网络或数据通信系统中，传输介质的传输能力往往会超过传输单一信号的要求。
为了提高通信线路的利用率，实现在一条通信线路上同时发送多个信号，使得一条通信线路可以由多个数据终端设备同时使用而互不影响，这就是多路复用技术。
常见的多路复用技术主要由两大类：一种是将带宽较大的信道分割成为多个子信道，即频分多路复用技术；另一种是将多个带宽较窄的信道组合成一个频率较大的信道，即时分多路复用技术。
1．频分多路复用技术
频分多路复用技术（Frequency Division Multiplexing ，FDM ）是一种在信道上同时发送多个模拟信号的方法。
它将传输频带划分为若干个较窄的频带，每个频带构成一个子信道，每个子信道都有各自的载波信号，而且其载波信号的频率是唯一的。
一个具有一定带宽的通信线路可以划分为若干个频率范围，互相之间没有重叠，且在每个频率范围的中心频率之间保留一段距离。
这样，一条通信线路被划分成多个带宽较小的信道，每个信道能够为一对通信终端提供服务。
频分多路复用技术是在20世纪30年代由电话公司开发的，用来在一条电话线上传输多个语音信号。
它可以用于语音、视频或数据信号，但是最常见的应用是无线电广播传输和有线电视。
例如电话线的带宽达250kHz ，而音频信号的有效范围为300Hz~3400Hz ，4000Hz 的带宽就足够用来传输音频信号。
为了使各信道之间保留一定的距离减少相互干扰，60kHz~108kHz 的带宽可以划分为12条载波电话的信道（此为CCITT 标准），每对电话用户都可以使用其中的一条信道进行通信。
如图3-17所示，为6路频分多路复用的示意图。
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图3-17 6路频分多路复用示意图
2．时分多路复
用技术
时分多路复用技术（Time Division Multiplexing ，TDM ）是一种多路传输数字信号的方法，它已经在现代数据网络中替代了频分多路复用技术。
在通信序列中，时分多路复用技术将为在网络上交换信号的每一个设备分配一段时间或时间片。
在这个时间片中，信道只能传输来自该交换信号设备的数据。
例如，在多台计算机连接在同一条公共传输通道上，多路复用器在通道信道中将会按一定的次序轮流为每台计算机分配一个时间片，当轮到某台计算机时，这台计算机与通信通道接通，进行数据交换。
而其他计算机与通信通道的联系均被切断，待分配时间片用完后，则
提 示
由于频分多路复用技术是多路传输的一种较早、效率较低的形式。
因此，该技术
在现代数据网络中的使用是有限的。
通过时分多路转换开关把通道连接到下一台要连接的计算机上。
在时分多路复用中，时间片是为它们特定的节点保留的，而不管该节点是否有数据要传输，如果一个节点没有要发送的数据，那么它的时间片就保留空白的。
如果网络上的某些节点很少发送数据，那么该技术的效率会比较低。
如图3-18所示，为时分多路复用示意图。
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图3-18 时分多路复用示意图
在现代的计算机网络中，时分多路复用技术有同步时分多路复用技术和异步时分多路复用技术两种。
●同步时分多路复用（STDM）
同步时分复用采用固定时间片分配方式，即将传输信号的时间按特定长度连续地划分特定时间段，再将每一时间段划分成等长度的多个时间片，每个时间片以固定的方式分配给各通信设备，各通信设备在每一时间段都顺序分配到一个时间片。
通常，与多路复用器相连接的是低速通信设备，多路复用器将低速通信设备传送的低速率数据压缩到对应时间片，使其变为在时间上间断的高速时分数据，以达到多路低速通信设备复用高速链路的目的。
因此与复用器相连的低速通信设备数目及速率受到多路复用器及复用传输速率的限制。
由于在同步时分多路复用方式中，分配给每个设备的时间片是固定的，不管该设备是否有数据发送，数据该设备的时间片都不能被其他设备占用，造成时间片利用率较低。
●异步时分多路复用（ATDM）
异步时分多路复用技术又被称为统计时分复用或智能时分复用。
它允许动态地分配时间片，如果某个设备不发送数据，则其他的设备可以占用该设备的时间片，避免每个时间段中出现空闲时间片。