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  • 2.4.1 频分复用、时分复用 和 统计时分复用
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    2021-03-21 09:52:17

    复用

    • 一个信道 只传送 一个信号 太浪费了
      前面为了提高信号传输速率想了很多方法:提高信噪比、编码…
      可否一个信道能同时传送多个信号来提高利用率:复用

    • 复用
      如下,A1,B1, C1 分别使用单独的信道 和 A2,B2, C2 通信,需要 3 个信道
      复用技术就是:
      在发送端使用一个 复用器,让 A1,B1, C1 使用一个共享信道(高速信道)进行通信
      在接收端使用 分用器,把合起来传输的信息分别送到相应的终点
      在这里插入图片描述
      共享信道就是多个信号在同一信道里面各走各的路
      比如
      一个在地上走,一个在天上飞
      你走我不走,你不走我走
      先后走
      轮流走等等

    • 复用和分用 分别用到 复用器和分用器
      复用器和分用器之间是 用户共享的高速信道
      二者作用相反
      分用器把高速信道传送过来的数据进行分用,分别送交到相应的用户

    频分复用 (FDM,frequency division multiplexing )

    • 描述
      整个带宽(频率)分成多个频带,用户在通信过程中 始终 占用这个频带。
      频分复用的所有用户在同一时间占用不同的带宽资源(频率)
      在这里插入图片描述

    • 在使用频分复用
      若每个用户占用的带宽(频率)不变
      当复用的用户数增加时,复用后信道的总带宽就跟着变宽
      如传统电话通信每一个标准话路的带宽是 4 kHz(通信用 3.1 kHz 加上两边的保护频带),当有 1000 个用户进行 频分复用时,服用后的总带宽就是 4 MHz

    • 香农公式
      在这里插入图片描述
      W 越大,频带越宽,就能将信道划分成更多的频带用来传输数据
      因此 速率上限变大

    • 频分复用和时分复用的技术都比较成熟,但不够灵活,时分信号更有利于数字信号的传输

    时分复用(TDM,time division multiplexing )

    • 描述
      所有参与复用的用户在 不同的时间 占用 相同的频带宽度
      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
      如下图,四个用户时分复用一个信道,每个用户占用 1 / 4 个 TDM帧
      在这里插入图片描述
    • 特点
      频分复用和时分复用的技术都比较成熟,但不够灵活,时分信号更有利于数字信号的传输
      当某个用户暂时无数据发送时(计算机数据的突发性和不规律性),在自己的时分复用帧(时隙)上,信道是空闲
      参与复用的其它用户也无法使用这个暂时空闲的线路资源
      因此时分复用系统的利用率不高
      在这里插入图片描述
    • 在使用时分复用时
      一个时分复用系统每一个时分复用帧 的长度是不变的
      若 1000 个用户进行时分复用,每个用户分配到的时隙宽度就是一个时分复用帧的千分之一,时隙宽度非常

    统计时分复用(STDM,statistic TDM)

    • 描述
      使用 STDM 帧 来传输数据
      每一个 STDM 帧的时隙数 小于 连接在集中器上的用户数
      各用户有了数据就随时发往 集中器的输入缓存
      然后集中器按照 一定顺序 依次扫描用户是否输入,把缓存中的输入数据放到 STDM 帧中,
      没有数据的缓存就跳过去,当一个帧的数据放满了才发送出去。

    • 举例
      集中器 常使用 统计时分复用系统
      如下图:一个使用统计时分复用的集中器 连接 4 个低速用户,然后将它们的数据集中起来通过 高速线路 发送到一个远地计算机
      在这里插入图片描述

    • STDM帧 中的时隙不是固定地分配给某个用户,因此每个时隙中还必须要有 用户的地址信息,因此造成开销
      如上图,输出线路上每个时隙之前的 短时隙(白色) 用于存放 用户地址信息

    • 使用统计复用的集中器相关
      能提供对整个报文的存储转发能力(但大部分一次只能存一个字符或者比特)
      能排队分配信道资源
      还可具有路由选择、数据压缩、纠错等功能

    • 特点
      时分复用的改进,大大提高了信道的利用率
      按需动态分配时隙,由此提高线路资源利用率
      在输出线路上,某一用户所占的时隙并不是 周期性出现
      若所有用户都不间断向集中器发送数据,那么集中器将无法应付,内部设置的缓存将溢出,因此集中器正常工作的前提是假定各个用户都是间歇工作
      相比普通时分复用,有地址信息的额外开销
      TDM帧 和 STDM帧 都是在 物理层 的 比特流 中划分的,和 数据链路层 的 帧 是两回事
      统计时分复用又叫做 异步时分复用,普通的时分复用又叫 同步时分复用

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空空如也

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