多路复用技术
6.8 多路复用技术
多路复用分类
按照频率的差别来分割信号的多路复用称为频分
多路复用(Frequency-Division Multiplex,FDM) 按照时间上的差别来分割信号的多路复用称为时 分多路复用(Time•ivision Multiplex,TDM） D 同步时分多路复用（同步） 统计时分多路复用（异步） 根据码字的不同来实现信号分割的多路复用称为 码分多路复用或码分多址(Code Division•ultiplex Address,CDMA） M
4.复用过程
①TDM:时间片固定(包括个数，与数据源的
对应） ，帧长度固定。 ②STDM: 帧长度可以是固定的也可以是不 固定的。
作 业
׀A׀ 例6.1 五个信源通过同步TDM复用在一起。 每个信源每秒产生 100个字符，每个字符为8 位。假设采用字符交错技术而且每帧需要一 个比特同步。帧速率是多少？复用线路上的 比特率是多少？并求出该系统的传输效率。
步比特，以便于解复用器识别后同步，从而精确地分离 各时间片。比特模式：101010…
一旦建立帧同步，接收器会继续监视帧定位比特， 如果监视中断，接收器必需再次进入同步模式的搜索。
（4）比特填充：同步不同传输速率的数据源，使得
不同数据源间速率匹配（近似呈整数倍关系），主要是 通过复用器在设备的数据流中插入附加的比特。
按照频率的差别来分割信号的多路复用称为频分多路复用frequencydivisionmultiplexfdm按照时间上的差别来分割信号的多路复用称为时分多路复用time?divisionmultiplextdm同步时分多路复用同步统计时分多路复用异步根据码字的不同来实现信号分割的多路复用称为码分多路复用或码分多址codedivision?multiplexaddresscdmafdmfdm是根据频率参量的差别来分割信号的
多路复用技术
时分多路复用 (续)
时分多路复用TDM多用来传输数字信号，但 并不局限于传输数字信号，有时也可以用来分时 传输模拟信号。
另外，对于模拟信号，有时可把TDM和FDM 结合起来一起使用，比如第二代移动电话的GSM 标准中，将一个传输系统的可用频带频分成许多 子信道，每个子信道再利用时分多路复用来细分。
8 * 32 * 8000 = 2.048 Mbps
125 s = 32 时隙 = 2.048 Mbps
012
16
31
帧同步
信令信道
30 路话音数据信道 + 2 路控制信道
E1 的时分复用帧
…… ……
CH0 CH1 CH15 CH16 CH17
CH31
2.048 Mb/s 传输线路
CH0 CH1 CH15 CH16 CH17
目前一根单模光纤的传输速率可达到 2.5Gb/s， 如能采用色散补偿技术解决光纤传输中的色散问题 (指光脉冲中由于不同频率分量传输速率不同导致信 号失真产生误码的现象)，则一根单模光纤的传输速 率可达到10Gb/s，这已是当前单个光载波信号传输 的极限值。
波分多路复用 (续)
波分多路复用（Wavelength Division Multiplexing，WDM） 是光的频分复用。不同的信源使用不同波长的光波来传输 数据，各路光波经过一个棱镜（或衍射光栅）合成一个光 束在光纤干道上传输，在接收端利用相同的设备将各路光 波分开。这样复用后，可以使光纤的传输能力成几倍几十 倍的提高。
分 1553 nm
3
用 1554 nm
4
器 1555 nm
DWDM 传输（常用在干线上传输）
0
多路复用技术
信号复合
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信号分离
¶ Â à · ´ Ó · Ã Æ ÷
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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¸Ï â Ë3 IJ µ ¨Æ ×
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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 多路复用技术
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。
D E F’’’’’’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。
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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：
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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。
多路复用技术名词解释
多路复用技术名词解释
嘿，你知道多路复用技术不？这可真是个超级厉害的玩意儿啊！就好比是一条宽阔的大道，能同时让好多辆车在上面欢快地奔跑。
比如说，在通信领域里，多路复用技术就像是一个神奇的指挥家。
它能把好多条信息通道整合在一起，让它们有序地传输，一点都不混乱。
想象一下，就好像是一群人在同时说话，但你却能清楚地分辨出每个人说的内容，这多牛啊！
时分复用，这可是多路复用技术里的明星呢！它就像给信息安排了一个个专属的时间段，在这个时间段里，这条信息就能尽情地展现自己。
这不就跟我们上课有不同的课时一样嘛，每节课都有特定的内容在那个时间段里进行。
还有频分复用呢，它就如同给不同的信息划分了不同的频率区域。
就像广播电台，每个电台都有自己特定的频率，我们想听哪个台，就调到对应的频率就行啦。
多路复用技术的应用那可太广泛啦！从我们日常用的手机通信，到广播电视信号的传输，到处都有它的身影。
没有它，我们的通信世界得变得多么混乱和低效呀！
在这个信息爆炸的时代，多路复用技术简直就是拯救世界的英雄！它让信息能够高效、有序地传输，让我们能顺畅地交流和获取各种信
息。
它就像是通信领域的魔法，把不可能变成了可能。
所以说，多路复用技术真的是超级重要啊，你说是不是呢？！。
多路复用技术
多路复用技术定义：多路复用技术是把多个低信道组合成一个高速信道的技术，它可以有效的提高数据链路的利用率，从而使得一条高速的主干链路同时为多条低速的接入链路提供服务，也就是使得网络干线可以同时运载大量的语音和数据传输。
原因：通信线路的架设费用较高，需要尽可能地充分使用每个信道的容量，尽可能不重复建设通信线路；一个物理信道（传输介质）所具有的通信容量往往大于单个通信过程所需要的容量要求，如果一个物理信道仅仅为一个通信过程服务，必然会造成信道容量资源的浪费。
基本原理：把一个物理信道按一定的机制划分为多个互不干扰互不影响的逻辑信道，每个逻辑信道各自为一个通信过程服务，每个逻辑信道均占用物理信道的一部分通信容量。
技术关键：发送端如何把多个不同通信过程的数据（信号）合成在一起送到信道上一并传输，接收端如何把从信道上收到的复合信号中分离出属于不同通信过程的信号（数据）核心设备：多路复用器（Multiplexer）：在发送端根据某种约定的规则把多个低速（低带宽）的信号合成一个高速（高带宽）的信号；多路分配器（Demultiplexer）：在接收端根据同一规划把高速信号分解成多个低速信号。
多路复用器和多路分配器统称为多路器（MUX）：在半双工和全双工通信系统中，参与多路复用的通信设备通过一定的接口连接到多路器上，利用多路器中的复用器和分配器实现数据的发送和接收。
如图一所示图一信道复用技术的类型：如图二所示图二FDM技术全称：频分多路复用技术（Frequency Division Multiplexing technology）适用领域：广播电视系统、有线电视系统、载波电话通信系统等；优点：1. 容易实现，技术成熟。
2. 信道复用率高，分路方便，因此频分多路复用是模拟通信中常采用的一种复用方式，特别是在有线和微波通信系统中应用十分广泛。
缺点：1.保护频带占用了一定的信道带宽，从而降低了FDM 的效率；2.信道的非线性失真改变了它的实际频率特性，易造成串音和互调噪声干扰；3.所需设备随输入路数增加而增多，不易小型化；4.FDM 不提供差错控制技术，不便于性能监测。
fdm的原理
fdm的原理
FDM的原理是将不同的信号以不同的频率进行分割，然后在传输过程中将这些频率分割的信号混合在一起，在接收端再进行分割，恢复出原来的信号。
FDM(Frequency Division Multiplexing)是一种多路复用技术，其实现基于以下原理：
1.频率分割：FDM将不同的信号分配到不同的频带或频率范围内。
这样每个
信号都有自己独立的频带或频率范围，不会互相干扰。
2.混合：在发送端，FDM将所有信号混合在一起形成一个复合信号。
这可以
通过将不同的信号相加来实现。
每个信号都被调制到不同的频率上，使得它们可以在频谱中区分开。
3.传输：混合后的复合信号通过传输介质（如电缆、光纤等）进行传输。
传
输介质必须具有足够的带宽以容纳所有信号的频带宽度。
4.分离：在接收端，FDM将复合信号分离成独立的信号。
这可以通过使用滤
波器或解调器对复合信号进行处理来实现。
滤波器或解调器只允许特定频率范围的信号通过，以恢复出原来的信号。
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部分，每个数据源占有一条信道，即每个数据源被分配在固定的频带 上。
一、FDM的原理和特性
FDM的输入信号可以是数字信号，也可 以是模拟信号，但通过媒介传输的合成信号 一般是模拟信号。因此，当输入的信号为数 字信号时，需要采用D/A转换的方法将数字信号转换成模拟信号， 或者用数字信号直接键控载波形成ASK、FSK或PSK信号。无沦 哪种方法．每路模拟信号都必须搬移到适合媒介传输的的频带 上。
利用FDM技术，把音频电话的有效频带(300~3400Hz)分
成若干个独立的信道，每一个信道传送一路电报，这就是通常
所说的载波电报。电报报文产生的数据信号使用FSK进行调制。
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2．ADSL的频谱划分 电话用双绞线带宽
非对称数字用户线(ADSL， Asymmetrical Digital Subscriber Line)是一种在无中继的用户环路 网上利用双纹线传输高速数据的 技术。
一般所称的多路复用器兼具复用器(在不向场合也称为复接
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器、合波器等)和多路译码器(在不同场合也称为分接器、分波器、 解复器等)的功能，简称复用器。复用器的复用和分用功能是在 每条线路的端接处进行的。
5.2 频分多路复用
频分多路发用(Frequency-Division-Multiplexing，FDM)技术是把
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5.3 波分多路复用
波分多路复用(Wave Length Division Multiplex，WDM) 是光通信采用的复用技术，其名称是从单股光纤上传送多个波 长的光而得来的。为了能在同一时刻进行多路传送，需将光纤 可工作的有效波长划分为多个波段，每路信号分配一个波段。 波分复用就是把具有不同波长的几个或几十个光载波信号复用 到一根光纤中进行传送的技术，如图5-6所示。
时分多路发用又分为同步时分多路复用(TDM)和统计时分多路 复用(STDM)。统计时分多路复用又称为异步时分多路复用(ATDM) 或智能时分多路复用(ITDM)。
一、TDM的原理和特性
时分多路复用的原理见图5-8。时分 多路复用就是每一个数据源轮流使用一 段时间的通信媒介，使用期间，该数据
源可以以任意频率工作，而频分多路
合波器
波分器
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5.4 同步时分多路复用 媒介传输速率大于各路数据源速率之和
同步时分多路复用(Time-Division Multiplexing，TDM)利用时间 分割方式实现多路复用。TDM系统对来自不同数据源的信号按时扫 描和分离。当传输媒介所能提供的数据传输速率(带宽)超过所传输的 各路数字信号的数据速率之和时，就可以采用同步时分多路复用。
多路复用是指在数据传输系统中，允许两个或多个数据源
共享一个公共传输媒介。就橡每个数据源都有它自己的信道一 样。更进一步说，多路发用是一种将若干个彼此无关的信号合 并为一个复合信号，并在一条共用信道上传输的方法。为了使 多个信号能在同一条信道上传输，必须位它们被此间能够保持 一定的间隔而不致相互影响，并能在接收端将它们分离出来， 如图5.1所示。其实，每一端的设备都有复接和解复功能。
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1．频率搬移
g (t )
x(t) cos2fCt
G(
f
)
1[X( 2
f
fc)
X(
f
fc )]
低通滤波器 1
2．保护频带 2
X(f
fc
)
或
1 2
X(f
fc
)
利用频率搬移原理，可以将每一路的原始信号频谱分别
移到传输媒介的不同传输频带内排列起来。形成一个频分多路 复用信号。为了能从多路复用信号的频谱中区分山每一路的频 谱．要求在相邻路的频谱之间留有一定的频率问陨，该频率间 隔称为保护频带或保护间隔。保护频带的目的就是防止相邻各 路信号之间的相互干扰。
3．FDM的问题
(1)串扰：不同信道上的频率发生重叠。 (2)互调噪声：部件的非线性，在信道产生其他频率成分
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二、FDM应用实例
Si
(
f
)
sin sin
2 2
( (
fi fi
f f
)t )t
当信号为0时(A极性) 当信号为1时(Z极性)
1．音频电报系统
fi 420 (i 1)120 i 1,2,3,,24 f 30Hz fi 420 (i 1)120 i 1,2,3,,16 f 45Hz
第五章 多路复用
5.1 多路复用的概念 5.2 频分多路复用 5.3 波分多路复用 5.4 同步时分多路复用 5.5 统计时分多路复用 5.6 码分多址复用 5.7 局域网中的介质共享方法
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5.1 多路复用的概念
在通信系统中，一条传输线路 所能提供的带宽往往要比所传送的 某种信号的带宽大很多。为了提高 线路的传输效率，降低成本，共享 通信链路的容量，提出了多路复用 的概念。
否则，就是异步时分多路复用，即STDM。在一个TDM帧中， 每一个时隙仅传送一个位或一个字符，TDM将每一个低速信道
最初，只能在一根光纤上复用两路光载波信号，这种复 用方式称为WDM。随着技术的发展，在一根光纤上复用的路
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5.3 波分多路复用
数越来越多，现在已能做到在一根光纤上用80路或更多路数 的光载波信号，于是就使用了密集波分复用(DWDM，Dense Wavelength Division Multiplexing)这一名词。
分离器
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三、多路载波通信系统
在多路载波通信系统中，使用FDM，把话路按层次组成 不同群，其次序由低到高，即复用次序为：12话路→5基群 (group) →5超群(super-group) →3主群(master-group) →4超主 群(super master-group) →巨群(giant group)(怎么组织由标准 确定)
复用技术是每一数据源，同时使用通信媒介，但它们工作于媒介的
不同频带。因此，TDM只用于数字传输，FDM用于模拟传输。
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1．TDM的时隙和帧
在一个循环中，每一个数据源的工作时间称为时隙(time slot，也称为时间槽、时间片)，一个循环周期就是一个TDM帧。
假如在每个TDM帧中，每一个数据源在帧中位置和时隙都是预 先确定，这种时分多路复用就是同步时分多路复用，即TDM。