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  • 常见的多路复用技术有
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    2021-07-27 08:22:53

    多路复用技术是把多个低速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。多路复用技术是为了充分利用传输媒体,人们研究了在一条物理线路上建立多个通信信道的技术。多路复用技术的实质是,将一个区域的多个用户数据通过发送多路复用器进行汇集,然后将汇集后的数据通过一个物理线路进行传送,接收多路复用器再对数据进行分离,分发到多个用户。多路复用通常分为频分多路复用、时分多路复用、波分多路复用、码分多址和空分多址。

    中文名

    多路复用技术分    类

    通信

    应    用

    数据传输

    多路复用技术基本信息

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    我们平时上网最常用的电话线就采取了多路复用技术,所以你在上网的时候,家人也可以打电话了。

    多路复用最常用的两个设备是:

    多路复用技术多路复用器

    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;

    多路复用技术多路分配器

    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)。

    常见的多路复用技术包括频分多路复用(FDM)、时分多路复用(TDM)、波分多路复用(WDM)和码分多路复用(CDMA)其中时分多路复用又包括同步时分复用和统计时分复用。.

    多路复用技术技术分类

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    多路复用技术频分多路复用

    频分多路复用技术FDM(Frequency Division Multiplexing)。

    频分多路复用利用通信线路的可用带宽超过了给定的带宽这一优点。频分多路复用的基本原理是:如果每路信号以不同的载波频率进行调制,而且各个载波频率是完全独立的,即各个信道所占用的频带不相互重叠,相邻信道之间用“警戒频带”隔离,那么每个信道就能独立地传输一路信号。

    频分多路复用的主要特点是,信号被划分成若干通道(频道,波段),每个通道互不重叠,独立进行数据传递。每个载波信号形成一个不重叠、相互隔离(不连续)的频带。接收端通过带通滤波器来分离信号。频分多路复用在无线电广播和电视领域中的应用较多。ADSL也是一个典型的频分多路复用。ADSL用频分多路复用的方法,在PSTN使用双绞线上划分出三个频段:0~4kHz用来传送传统的语音信号;20~50kHz用来传送计算机上载的数据信息;150~500kHz或140~1100kHz用来传送从服务器上下载的数据信息。

    多路复用技术时分多路复用

    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125us,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

    多路复用技术波分多路复用

    波分多路复用技术WDM(Wavelength Division Multiplexing)

    波分复用用同一根光纤内传输多路不用波长的光信号,以提高单根光纤的传输能力。因为光通信的光源在光通信的“窗口”上只占用了很窄的一部分,还有很大的范围没有利用。

    也可以这样认为WDM是FDM应用于光纤信道的一个变例。如果让不用波长的光信号在同一根光纤上传输而互不干扰,利用多个波长适当错开的光源同时在一根光纤上传送各自携带的信息,就可以增加所传输的信息容量。由于是用不同的波长传送各自的信息,因此即使在同一根光纤上也不会相互干扰。在接收端转换成电信号时,可以独立地保持每个不同波长的光源所传送的信息。这种方式就叫做“波分复用”。

    如果将一系列载有信息的不同波长的光载波,在光领域内以1至几百纳米的波长间隔合在一起沿单根光纤传输,在接收器再一一定的方法,将各个不同波长的光载波分开。在光纤上的工作窗口上安排100个波长不同的光源,同时在一根光纤上传送各自携带的信息,就能使光纤通信系统的容量提高100倍。

    多路复用技术码分多址

    码分多址技术CDMA(Code Division Multiple Access)

    码分多址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。

    多路复用技术空分多址

    空分多址技术SDMA(Space Division Multiple Access)

    这种技术是将空间分割构成不同的信道,从而实现频率的重复使用,达到信道增容的目的。举例来说,在一个卫星上使用多个天线,各个天线的波束射向地球表面的不同区域地面上不同区域的地球站,他们在同一时间,即使用相同的频率进行工作,它们之间也不会形成干扰。SDMA系统的处理程序如下:

    1、系统将首先对来自所有天线中的信号进行快照或取样,然后将其转换成数字形式,并存储在内存中。

    2、计算机中的SDMA处理器将立即分析样本,对无线环境进行评估,确认用户、干扰源及所在的位置。

    3、处理器对天线信号的组合方式进行计算,力争最佳地恢复用户的信号。借助这种策略,每位用户的信号接收质量将提高,而其他用户的信号或干扰信号则会遭到屏蔽。

    4、系统进行模拟计算,使天线阵列可以有选择地向空间发送信号。再次在此基础上,每位用户的信号都可以通过单独的通信信道空间-空间信道实现高效的传输。

    5、在上述处理的基础上,系统就能够在每条空间信道上发送和接受信号,从而使这些信号称为双向信道。

    利用上述流程,SDMA系统就能够在一条普通信道上创建大量的频分、时分或码分双向空间信道,没一条信道扣可以完全活的整个阵列的增益和抗干扰功能。从理论上而言,带m个单元的阵列能够在每条普通行道上支持m条空间信道。但在实际应用中支持的信道数量将略低于这个数目,具体情况则取决于环境。由此可见,SDMA系统可使系统容量成倍增加,使得系统在有限的频谱内可以支持更多的用户,从而成倍的提高频谱使用效率。

    自2011年9月,近几十年来,无线通信经历了从模拟到数字,从固定到移动的重大变革。而就移动通信而言,为了更有效地利用有限的无线频率资源,时分多址技术(TDMA)、频分多址技术(FDMA)、码分多址技术(CDMA)得到了广泛的应用,并在此基础上建立了GSM和CDMA(是区别于3G的窄带CDMA)两大主要的移动通信网络。就技术而言,现有的这三种多址技术已经得到了充分的应用,频谱的使用效率已经发挥到了极限。空分多址技术(SDMA)则突破了传统的三维思维模式,在传统的三维技术的基础上,在第四维空间上极大地拓宽了频谱的使用方式,使用移动用户仅仅由于空间位置的不同而复用同一个传统的物理信道称为可能,并将移动通信技术引入了一个更为崭新的领域。[1]

    多路复用技术采用原因

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    一是通信工程中用于通信线路架设的费用相当高,需要充分利用通信线路的容量;二是网络中传输介质的传输容量都会超过单一信道传输的通信量,为了充分利用传输介质的带宽,需要在一条物理线路上建立多条通信信道。

    多路复用技术基本原理

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    FDM、TDM、WDM、CDMA的基本原理

    频分多路复用的基本原理是在一条通信线路上设置多个信道,每路信道的信号以不同的载波频率进行调制,各路信道的载波频率互不重叠,这样一条通信线路就可以同时传输多路信号。

    时分多路复用是以信道传输时间作为分割对象,通过多个信道分配互不重叠的时间片的方法来实现,因此时分多路复用更适用于数字信号的传输。它又分为同步时分多路复用和统计时分多路复用。

    波分多路复用是光的频分多路复用,它是在光学系统中利用衍射光栅来实现多路不同频率光波信号的合成与分解。

    码分多路复用也是一种共享信道的方法,每个用户可在同一时间使用同样的频带进行通信,但使用的是基于码型的分割信道的方法,即每个用户分配一个地址码,各个码型互不重又叠,通信各方之间不会相互干扰,且抗干扰能力强.码分多路复用技术主要用于无线通信系统,特别是移动通信系统.它不仅可以提高通信的话音质量和数据传输的可靠性以及减少干扰对通信的影响,而且增大了通信系统的容量.笔记本电脑或个人数字助理(Personal Data Assistant, PDA) 以及掌上电脑(Handed Personal COmputer,HPC)等移动性计算机的联网通信就是使用了这种技术。

    参考资料

    1.

    严体华 张志新 主编 网络管理员教程 清华大学出版社 第9-13页

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    温故:

            1、单工传输:单工传输只支持数据在一个方向上传输,数据传送只能在一个方向上进行,任何时候都不能改变方向,就像公路上的单行道,例如无线电广播。

            2、半双工传输:半双工传输允许数据在两个方向上传输,但是还是有限制的地方,就是在同一时刻只允许数据在一个方向上传输,从本质上来说,它应该是一种可以切换方向的单工通信,就像一条窄到只容一辆车通过的马路,虽然它不是单行道,两个方向皆可以通行,但是同一时间却只能有一个通过。传统的对讲机使用的就是半双工的通信方式。

            3、全双工传输:全双工传输允许数据同时在两个方向传输,即有两个信道,因此才能允许双向同时传输。全双工通信是两个单工通信的集合,要求收发双方都有独立的收发能力,就行马路上的双向车道,你走你的我走我的,互不干涉计算机之间的通信。
            如果对这部分内容有兴趣请看《计算机网络基础之数据传输方式(二)

    知新:

            今天给大家带来的是“多路复用技术”,什么是多路复用技术呢?简单的说就是许多单个的信号通过高速线路上的信道同时进行传输,这里有两点是要说的。第一,前面所说的高速线路的信道实际上是由一条信道分割出来的多条子信道,所以可以有N条信道;第二就是要想实现多路复用技术就需要一个工具:多路复用器。

    拓展:多路复用器的存在意义是为了充分利用通信信道的容量,大大降低系统的成本。例如,对于一对电话线来说,它的通信频带一般在100kHz以上,而每一路电话信号的频带一般限制在4kHz以下。此时,信道的容量远大于一路电话的信息传送量。采用多路复用器,可使多路数据信息共享一路信道。

            当复用线路上的数据流连续时,这种共享方式可取得良好效果。显然,这样做比每台终端各用一根通信线路传送也更为经济。多路复用器总是成对使用的。一个连续终端,另一个在主机附近,它的作用是将接收的复合数据流,依照信道分离数据,并将它们送到对应的输出线上,故称为解多路复用器。举个例子,现在有一桌子饭,如果只有一个人就只能吃掉十分之一,为了不剩下,就再增加9个人不就能都吃掉了嘛。这一桌子饭就相当于一条频率带宽很大的信道,一个人的食量就相当于一个信号;下图就是多路复用的系统结构图。

    多路复用技术又分为了好多种,这里介绍常见的三种频分多路复用、时分多路复用和波分多路复用。

    1、频分多路复用(FDM):就是在物理信道的频率带宽大大超过单一原始信号所需要的带宽的情况下,可以将物理信道的总带宽分割成多个与传输单个信号带宽相同(略宽)的子信道,每个信道传输一路信号,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。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

    2、时分多路复用 (TDM):若物理信道能够达到的位传输速率超过各路信号源所要求的的数据传输速率,可以采用时分多路复用技术。时分多路复用TDM是将一条物理信道按时间分为若干时间片轮换地给多个信号使用,每一时间片由复用的一个信号占用,这样可以在一条物理信道上传输多个数字信号。举个例子,一般人一秒钟磕一个瓜子,老王十分之一秒就能磕一个瓜子,因此老王就可以将一秒钟分成10份,同样的一秒钟老王就可以磕10个瓜子.

    总结:

            对于频分复用,频带越宽,则在此频带宽度内所能划分的子信道就越多;对于时分复用,时隙长度越短,则每个时分复用帧中所包含的时隙数就越多,因而所划分的子信道就越多。FDM主要用于模拟信道的复用,TDM主要用于数字信道的复用。

            对于频分多路复用的分配方法,有分为了同步时分多路复用和异步时分多路复用。二者的区别是同步时分多路复用的时隙都是安排好并且固定不变的,即每一个信号源与一个时隙对应,因此在接收端只需要通过时隙序号就可以判断出是那个信号源的数据。但是这种多路复用也有其不足,因为同步时分多路复用有一个原则就是哪怕某个时隙某个信号源没有数据发过来,那么这个时隙宁可空着也不能给别的信号源用。

            其实大家知道了同步时分多路复用的原理也就基本知道了异步时分多路复用是怎么回事。刚刚说了同步时分多路复用的缺点是如果用户没有数据发送,那么就会浪费带宽,但是异步时分多路复用恰恰避免了这个问题,它可以动态的分配信道的时隙,用户不固定占用某个某个时隙,如果某路数据源没有数据发送,就允许其他数据源占用这个时隙。

    3、波分多路复用(WDM):光分多路复用是指在同一根光纤中同时让两个或两个以上的光波长信号通过不同光信道各自传输信息,其实就是将电的频分多路复用技术用于光纤信道,唯一的区别就是WDM使用光调制解调设备将不同信道的信号调制成不同波长的光,并复用到光纤通道上,在接收端使用波分设备分离出不同的波长的光。

    4、码分多路复用(CDM):码分bai多路复用也是一种共享du信道的方法,每个用户可zhi在同一时间dao使用同样的zhuan频带进行通信,shu但使用的是基于码型的分割信道的方法,即每个用户分配一个地址码,各个码型互不重叠,通信各方之间不会相互干扰,且抗干拢能力强。码分多路复用技术主要用于无线通信系统,特别是移动通信系统。它不仅可以提高通信的话音质量和数据传输的可靠性以及减少干扰对通信的影响,而且增大了通信系统的容量。

            总结:FDM是以频段不同来区分不同的信号的,特点是信道不独占,但是时间共享,每一子信道使用的频带不重叠;TDM的特点是独占时隙,但是信道资源共享,每一个子信道使用的时隙不重叠;而CDM的特点是所有子信道在同一时间可以使用整个信道进行数据传输,它在信道与时间资源上均为共享。

            如果对这部分内容感兴趣,请继续看我的《计算机网络基础之数据交换技术

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    转载:https://zhidao.baidu.com/question/2073819183176757868.html
    多路复用技术分为以下四种:

    1、频分多路复用,特点是把电路或空间的频带资源分为多个频段,并将其分配给多个用户,每个用户终端的数据通过分配给它的子通路传输。主要用于电话和电缆电视系统。

    2、时分多路复用,特点是按传输的时间进行分割,将不同信号在不同时间内传送。又包含两种方式:同步时分复用和异步时分复用。

    3、波分多路复用,特点是对于光的频分复用。做到用一根光纤来同时传输与多个频率很接近的光波信号。

    4、码分多路复用,特点是每个用户可在同一时间使用同样的频带进行通信,是一种共享信道的方法。通信各方面之间不会相互干扰,且抗干扰能力强。

    在这里插入图片描述
    拓展资料

    多路复用是指以同一传输媒质(线路)承载多路信号进行通信的方式。各路信号在送往传输媒质以前,需按一定的规则进行调制,以利于各路已调信号在媒质中传输,并不致混淆,从而在传到对方时使信号具有足够能量,且可用反调制的方法加以区分、恢复成原信号。

    多路复用常用的方法有频分多路复用和时分多路复用,码分多路复用的应用也在不断扩大。

    多路复用技术的实质是,将一个区域的多个用户数据通过发送多路复用器进行汇集,然后将汇集后的数据通过一个物理线路进行传送,接收多路复用器再对数据进行分离,分发到多个用户。多路复用通常分为频分多路复用、时分多路复用、波分多路复用、码分多址和空分多址。

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    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。

    20071219123153306.gif

    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。

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    20071219123154758.gif

    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。

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  • 计算机网络——多路复用

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    多路复用,简称复用,是通信技术中的基本概念。 多路复用: 将铁路/网络资源划分为”资源片“ 将资源片分配给各路使用 每路呼叫独占分配到的资源片进行通信 资源片可能“闲置”(无共享) 典型多路复用的方法 1...
  • 目录1、前言2、内核空间、用户空间、同步、异步、阻塞、非阻塞3、同步阻塞 IO4、同步非阻塞IO5、多路复用5.1 select5.2 poll5.3 epoll 1、前言   应用进程和内核之间的数据交互方式一直在演进,下面我们对各种形态...
  • Redis IO 多路复用底层的实现原理

    千次阅读 2021-04-01 21:57:53
    了解Redis底层关于IO多路复用的epoll实现原理前,先介绍关于IO模型,内存与磁盘交互方式、同步IO、异步IO,助于对多路复用更好的理解。 用户空间与内核空间 User space 是用户程序的运行空间,Kernel space 是...
  • 时分多路复用(TDM)

    千次阅读 2020-10-26 11:57:24
    时分多路复用(TDM)是按传输信号的时间进行分割的,它使不同的信号在不同的时间内传送,将整个传输时间分为许多时间间隔(Slot time,TS,又称为时隙),每个时间片被一路信号占用。TDM就是通过在时间上交叉发送每...
  • RPC 是解决进程间通信的一种方式。... 最常用的两种网络IO模型是 同步阻塞IO 和 IO多路复用。 分别用两个比喻来说明这两种IO模型的区别: 同步阻塞IO:我们去餐厅吃饭,我们到达餐厅,向服务员点餐,之后要一...
  • 一文读懂Redis中的多路复用模型

    千次阅读 2021-03-23 00:18:11
    I/O 模型并不能满足这里的需求,我们需要一种效率更高的 I/O 模型来支撑 Redis 的多个客户(redis-cli),这里涉及的就是 I/O 多路复用模型了 Java 中的 NIO 就是采用的多路复用机制,他在不同的操作系统不同的...
  • 什么是IO多路复用,假设1000个文件或者网络IO需要我们处理,这里统称为IO,无论IO是否阻塞,总需要线程去等待IO的完成,那么难道1000个IO,就要去开1000个线程去监听吗,这样做资源浪费太过严重,所以不同的...
  • select 函数是一种常见的 I/O 多路复用技术,使用 select 函数,通知内核挂起进程,当一个或多个 I/O 事件发生后,控制权返还给应用程序,由应用程序进行 I/O 事件的处理。 这些 I/O 事件的类型非常多,比如: 标准...

空空如也

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