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  • 2021-10-30 16:40:41

    一、频分多路复用(FDM)技术

    将多路基带信号调制到不同频率上再进行叠加形成一个复合信号进行传输。在物理信道可用带宽超过单个原始信号所需带宽的情况下,可将物理信道总带宽分割成若干与传输单个信号带宽相同(略宽)的子信道,每个子信道传输一种信号(频分多路复用技术适合传输模拟信号)。

    二、时分多路复用(TDM)技术

    将物理信道按时间分成若干相等的时间片,轮流固定分配时隙给多个信道使用。时分多路复用微观上:某一时刻只有一对节点进行信号传输。宏观上:一段时间内多对节点同时进行信号传输。

    三、波分多路复用(WDM)技术

    数据经过调制之后,载波在光纤内部按照一定的波长进行传输,波分复用就是将不同波长的信号进行叠加,进而提高数据的数据量。

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  • 多路复用技术

    千次阅读 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

    展开全文
  • 一、 传输数据的两种链路、 二、 介质访问控制、 三、 信道划分 介质访问控制、 四、 频分多路复用 FDM、 五、 时分多路复用 TDM、 六、 统计时分复用 STDM、 七、 波分复用 WDM、 八、 码分多路复用 CDM、





    一、 传输数据的两种链路



    传输数据的两种链路 :

    ① 点对点链路 : 两个 相邻 节点 , 通过 单一 链路 连接 , 第三方 无法收到任何信息 ;

    • 应用场景 : PPP 协议 , 广域网 ;

    ② 广播式链路 : 链路上所有主机 共享 通信介质 ;

    • 应用场景 : 局域网 ;
    • 拓扑结构 : 总线型 , 星型 ;

    链路层 解决 在 广播式链路中 , 两台主机之间的通信不会相互干扰 , 解决上述问题的机制就是 介质访问控制 ;





    二、 介质访问控制



    介质访问控制 : 使 广播网络 中 , 两个节点之间的通信不会发生干扰的措施 ; 可以划分为以下两种类型 :

    • 静态划分信道
    • 动态划分信道


    静态划分信道 : 信道划分 介质访问控制 ;

    ① 频分多路复用 FDM ( Frequency )

    ② 时分多路复用 TDM ( Time )

    ③ 波分多路复用 WDM ( Wave )

    ④ 码分多路复用 CDM ( Code )



    动态分配信道 :

    ① 轮询访问 介质访问控制 : 令牌环传递协议 ;

    ② 随机访问 介质访问控制 :

    • ALOHA 协议
    • CSMA 协议
    • CSMA / CD 协议
    • CSMA / CA 协议




    三、 信道划分 介质访问控制



    信道划分 介质访问控制 :使用通信介质 的 每个设备其它设备的通信隔离开 , 将 时域资源频域资源 合理地 分配给网络上的设备 ;


    多路复用技术 : 将 多个 信号 组合在一个 信道上进行传输 , 多个计算机共享信道资源 , 提高信道利用率 ;


    将 广播信道 , 从哪个逻辑上划分成 若干条 两个节点之间通信的 互不干扰的 信道 ;

    本质是 将 广播信道 转换为 点对点信道 ;





    四、 频分多路复用 FDM



    频分多路复用 FDM :

    ① 一直持有频带 : 用户 分配到 频带 后 , 通信过程中 一直占用该 频带 ;

    ② 频率带宽资源 ( Hz ) : 频分复用 所有用户 , 同样式样 占用 不同的 频率带宽 资源 , 频率带宽是 赫兹 单位 ;


    频分多路复用 FDM 优点 :

    ① 效率高 : 充分利用 介质 带宽 , 传输 效率 较高 ;

    ② 实现简单 : 该技术比较成熟 , 实现简单 ;





    五、 时分多路复用 TDM



    时分多路复用 TDM :

    ① 划分等长帧 : 将 时间 划分为 若干 等长 的 时分复用帧 ( TDM 帧 ) ;

    ② TDM 帧 : 是在 物理层 传送的 比特流 所划分的帧 , 标志一个周期 ;

    ③ 固定时隙 : 每个 时分复用 用户 , 在每个 TDM 帧 中 , 占用 固定序号的时隙 ;

    ④ 轮流使用 : 所有用户 轮流 占用信道 ;


    整个信道的速率是 8000 比特 / 秒 , 如果将信道划分为 4 4 4 个 TDM 帧 , 那么每个用户的速率最高是 2000 比特 / 秒 ;





    六、 统计时分复用 STDM



    统计时分复用 STDM :

    ① 划分不等长帧 : 将 时间 划分为 若干 不等长统计时分复用帧 ( STDM 帧 ) ;

    ② STDM 帧 个数 : 每个 STDM 帧 时隙个数 小于 集中器上的用户数 ;

    ③ 输入缓存 : 用户需要 发送数据 时 , 将数据发送到 集中器的输入缓存 中 ;

    ④ 输入缓存 -> STDM 帧 : 集中器 按照 顺序 扫描 输入缓存 , 将 输入缓存 中的数据 , 输入到 STDM 帧中 ;

    ⑤ 发送时机 : STDM 帧 放满数据 , 就发送 ;

    ⑥ STDM 帧 分配时隙 机制 : STDM 帧 分配时隙 不是固定的 , 而是动态按序分配时隙 ;





    七、 波分复用 WDM



    波分复用 WDM :

    ① 本质 : 光的 频分多路复用 ;

    ② 不同波长光 : 在光纤中 , 传输 多种 不同 波长的 光信号 , 波长不同 , 各路光信号互不干扰 ;

    ③ 分离信号 : 使用 波长分解复用器 将 各路播放分解出来 ;





    八、 码分多路复用 CDM



    码分多址 ( CDMA ) 是 码分多路复用 CDM 的一种重要形式 ;

    1 1 1 个 比特 分为 多个 码片 ( 芯片 ) , 每个站点被指定一个唯一的 m m m 位 芯片序列 ;

    发送 1 1 1 时 , 站点发送 芯片序列 , 发送 0 0 0 时 , 站点发送 芯片序列 反码 ;



    A , B A , B A,B 两个主机 , 发送数据到 C C C 主机 ;

    主机 A A A 发送 0 0 0 数据 , 主机 B B B 发送 1 1 1 数据 , 其发送的每个 比特 , 都对应一个 m m m 位的 芯片序列 , 一般情况下 芯片序列的长度是 64 64 64 128 128 128 位 , 这里为了方便演示 , 设置芯片序列 长度为 8 8 8 位 ;


    数据不冲突 前提 ( 芯片序列正交 ) : 多个站点 , 同时发出数据时 , 各个站点 , 芯片序列 必须满足 相互正交 的前提 ; 只要芯片正交 , 就不会出现冲突 ;

    芯片序列正交 计算 : 芯片序列 对应位 相乘 , 然后相加 , 除以总位数 ;

    数据合并 : 将信道中的 芯片序列 按位 线性相加 , 合并后的芯片序列位数相同 ;

    数据分离 : 合并的数据源站芯片序列 规格化内积 ;

    规格化内积计算 : 合并后的数据 与 源站芯片序列 , 按位相乘 , 再相加 , 最后除以 芯片序列位数 , 如果得到 + 1 +1 +1 说明是数据 1 1 1 , 如果得到 − 1 -1 1 说明是数据 0 0 0 ;


    芯片序列 与 芯片序列 反码 :

    A A A 主机中的 1 1 1 数据 , 对应 芯片序列 ( + 1 , − 1 , − 1 , + 1 , + 1 , + 1 , + 1 , − 1 ) ( +1 , -1 , -1 , +1 , +1 , +1 , +1 , -1 ) (+1,1,1,+1,+1,+1,+1,1) ;
    A A A 主机中的 0 0 0 数据 , 对应 芯片序列 ( − 1 , + 1 , + 1 , − 1 , − 1 , − 1 , − 1 , + 1 ) ( -1 , +1 , +1 , -1 , -1 , -1 , -1 , +1 ) (1,+1,+1,1,1,1,1,+1) , 0 0 0 数据的芯片序列是 1 1 1 数据芯片序列的反码 ;


    B B B 主机中的 1 1 1 数据 , 对应 芯片序列 ( − 1 , + 1 , − 1 , + 1 , − 1 , + 1 , + 1 , + 1 ) ( -1 , +1 , -1 , +1 , -1 , +1 , +1 , +1 ) (1,+1,1,+1,1,+1,+1,+1) ;
    B B B 主机中的 0 0 0 数据 , 对应 芯片序列 ( + 1 , − 1 , + 1 , − 1 , + 1 , − 1 , − 1 , − 1 ) ( +1 , -1 , +1 , -1 , +1 , -1 , -1 , -1 ) (+1,1,+1,1,+1,1,1,1) , 0 0 0 数据的芯片序列是 1 1 1 数据芯片序列的反码 ;



    芯片序列正交 验证 计算 : 如果 A , B A,B A,B 两台主机之间的芯片序列可以正交 , 那么其发送数据就不会冲突 ;

    主机 A A A 1 1 1 数据 芯片序列 ( + 1 , − 1 , − 1 , + 1 , + 1 , + 1 , + 1 , − 1 ) ( +1 , -1 , -1 , +1 , +1 , +1 , +1 , -1 ) (+1,1,1,+1,+1,+1,+1,1) , 与
    主机 B B B 1 1 1 数据 芯片序列 ( − 1 , + 1 , − 1 , + 1 , − 1 , + 1 , + 1 , + 1 ) ( -1 , +1 , -1 , +1 , -1 , +1 , +1 , +1 ) (1,+1,1,+1,1,+1,+1,+1) 正交 ;

    正交计算 : 每个对应位 按位相乘 , 然后相加 , 除以位数 ; 如果为 0 0 0 , 说明两个芯片序列正交 ;

    ( + 1 × − 1 ) + ( − 1 × + 1 ) + ( − 1 × − 1 ) + ( + 1 × + 1 ) + ( + 1 × − 1 ) + ( + 1 × + 1 ) + ( + 1 × + 1 ) + ( − 1 × + 1 ) 8 = − 1 + ( − 1 ) + 1 + 1 + ( − 1 ) + 1 + 1 + ( − 1 ) 8 = 0 \begin{array}{lcl} \\\\ \cfrac{( +1 \times -1 ) + ( -1 \times +1 ) + ( -1 \times -1 ) + ( +1 \times +1 ) + ( +1 \times -1 ) + ( +1 \times +1 ) + ( +1 \times +1 ) + ( -1 \times +1 ) }{8} \\\\ =\cfrac{-1 + (-1) + 1 + 1 + (-1) + 1 + 1 + (-1)}{8} \\\\ = 0 \end{array} 8(+1×1)+(1×+1)+(1×1)+(+1×+1)+(+1×1)+(+1×+1)+(+1×+1)+(1×+1)=81+(1)+1+1+(1)+1+1+(1)=0



    数据合并 : 将 芯片数据 线性相加即可 ;

    A A A 主机发送 0 0 0 数据 , B B B 主机发送 1 1 1 数据 , 那么对应的合并的数据是 :

    A A A 主机 0 0 0 数据对应芯片序列 ( − 1 , + 1 , + 1 , − 1 , − 1 , − 1 , − 1 , + 1 ) ( -1 , +1 , +1 , -1 , -1 , -1 , -1 , +1 ) (1,+1,+1,1,1,1,1,+1)
    B B B 主机 1 1 1 数据对应芯片序列 ( − 1 , + 1 , − 1 , + 1 , − 1 , + 1 , + 1 , + 1 ) ( -1 , +1 , -1 , +1 , -1 , +1 , +1 , +1 ) (1,+1,1,+1,1,+1,+1,+1)

    ( − 1 − 1 , + 1 + 1 , + 1 − 1 , − 1 + 1 , − 1 − 1 , − 1 + 1 , − 1 + 1 , + 1 + 1 ) = ( − 2 , + 2 , 0 , 0 , − 2 , 0 , 0 , + 2 ) \begin{array}{lcl} \\\\ ( -1 -1 , +1 + 1, +1 - 1 , -1 + 1, -1 - 1, -1 + 1, -1 + 1 , +1 + 1) \\\\ =( -2 , +2 , 0, 0 , -2, 0 , 0 , +2) \end{array} (11,+1+1,+11,1+1,11,1+1,1+1,+1+1)=(2,+2,0,0,2,0,0,+2)



    数据分离 :

    C C C 设备收到 ( − 2 , + 2 , 0 , 0 , − 2 , 0 , 0 , + 2 ) ( -2 , +2 , 0, 0 , -2, 0 , 0 , +2) (2,+2,0,0,2,0,0,+2) 芯片序列 , 将该序列与 A A A 主机 芯片序列 进行 规格化内积 ;

    规格化内积 : 对应位相乘 , 求总和 , 然后除以 芯片序列 总的位数 8 8 8 ;


    规格化内积 计算过程 : 对应位相乘 , 然后将 8 8 8 个相乘结果相加 , 最后除以 8 8 8 ;

    主机 A A A 芯片序列是 ( + 1 , − 1 , − 1 , + 1 , + 1 , + 1 , + 1 , − 1 ) ( +1 , -1 , -1 , +1 , +1 , +1 , +1 , -1 ) (+1,1,1,+1,+1,+1,+1,1) ;

    规 格 化 内 积 = ( − 2 , + 2 , 0 , 0 , − 2 , 0 , 0 , + 2 ) ∙ ( + 1 , − 1 , − 1 , + 1 , + 1 , + 1 , + 1 , − 1 ) = ( − 2 × + 1 ) + ( + 2 × − 1 ) + ( 0 × − 1 ) + ( 0 × + 1 ) + ( − 2 × + 1 ) + ( 0 × + 1 ) + ( 0 × + 1 ) + ( + 2 × − 1 ) 8 = − 2 − 2 + 0 + 0 − 2 + 0 + 0 + − 2 8 = − 1 \begin{array}{lcl} \\\\ 规格化内积 = ( -2 , +2 , 0, 0 , -2, 0 , 0 , +2) \bullet ( +1 , -1 , -1 , +1 , +1 , +1 , +1 , -1 ) \\\\ = \cfrac{ ( -2 \times +1) + ( +2 \times -1) + ( 0 \times -1) + ( 0 \times +1) + ( -2 \times +1) + ( 0 \times +1) + ( 0 \times +1) + ( +2 \times -1) }{8} \\\\ = \cfrac{ -2 - 2 + 0+0 - 2 +0 + 0+ - 2 }{8} \\\\ = -1 \end{array} =(2,+2,0,0,2,0,0,+2)(+1,1,1,+1,+1,+1,+1,1)=8(2×+1)+(+2×1)+(0×1)+(0×+1)+(2×+1)+(0×+1)+(0×+1)+(+2×1)=822+0+02+0+0+2=1


    计算结果是 − 1 -1 1 , 说明 主机 A A A 发送的数据是 0 0 0 ;

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  • 8、多路复用技术

    2021-06-24 15:11:01
    这一节,我们介绍信道的多路复用,作为数据通信基础的收尾知识点,这个知识点并没有特别复杂的地方,主要是理解不同的复用技术的特点,在一些考试中也没有多少考点,或者说不做重点。 多路复用技术 先从字面上来...

    这一节,我们介绍信道的多路复用,作为数据通信基础的收尾知识点,这个知识点并没有特别复杂的地方,主要是理解不同的复用技术的特点,在一些考试中也没有多少考点,或者说不做重点。


    多路复用技术

    先从字面上来理解,多路复用,大概的意思就是,把多路来源的信号通过一定的技术处理,让它们在同一条信道上传输而不产生相互的干扰。

    我们想象这样一种情况,有6个用户,用户1、用户2、用户3,分别要和用户4、用户5、用户6进行通信,那么在用户1和4、2和5、3和6之间都要单独使用一条信道,这样总共就需要三条信道。

    虽然上面的例子,看起来没有不合理的地方,但是如果用户数不止6个呢,有10个、20个、30个,那么总共算起来就需要十几条信道了,如果用户数量更多,那么需要的信道也就更多了,如果这其中有某几对用户,需要通信的次数很少,那么他们之间的这条信道资源就被浪费了。

    所以,针对这种问题,提出了多路复用的解决方案,就是在发送端使用一个复用器,把多路来源的信号复用到一起,让多个用户合起来使用一个共享信道进行通信,在接收端使用一个分用器,把合起来传输的信息分别送到相应的目的端

    当然也不是所有情况下都要复用,复用技术适合用在用户数很多,也就是信号来源很多的情况下。如果就只有两对用户要通信,还要安装专门的复用器、分用器、共享信道,付出的费用代价就得不偿失了。

    下面我们介绍常见的多路复用技术,理解它们的特点。


    频分复用(FDM)

    频分复用技术是最简单的复用方法,它的基本思想是:把一条共享的信道,按照频率范围划分为多个固定的频带,每个频带都有固定的频率范围。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。

    时分复用(TDM)

    时分复用技术是基于时间片对信道进行划分的,将时间划分为一段段等长的TDM帧,每一个时分复用的用户在每一个TDM帧中占用固定序号的时间片,每一个用户所占用的时间片周期性的在信道上出现

    如果感觉理解不了上面那段话,可以这样想象:有4个用户,他们每个人都占用共享信道上一毫秒的时间片,第一个毫秒的时候,用户1发送一个数据,第二毫秒的时候轮到用户2发送,以此类推,到第5毫秒的时候就又轮回来,用户1、用户2……

    下面,我们给出示意图,观察FDM和TDM技术:

    统计时分复用(STDM)

    STDM是在TDM技术的基础上发展而来的,主要是解决了TDM技术的一个弊端。

    在TDM的思想中,每个用户都占有一个等长的时间片,轮流使用信道资源,但是计算机发送数据有一个特点叫突发性,或者叫异步性,就是说用户也不能确定在什么时候发送一次数据,这样的话,如果在一段时间内,某个用户没有数据要发送,而在属于此用户使用时间之内,其它用户也不能抢占这个资源,那么分配给此用户的时间片资源就被浪费了。

    针对这个弊端,提出了统计时分复用,各用户准备好要发送数据之后,随时就可以发往复用器中的缓存,然后复用器依次扫描缓存,把缓存中的数据放入STDM帧中,对没有用户数据的缓存就跳过去,等到一个STDM帧放慢了数据,就放到信道上发送出去

    因此,我们看出,STDM帧不是固定分配时间片,而是按需动态分配时间片,大大提高了信道的利用率

    波分复用(WDM)

    波分复用是针对于光纤介质专用的复用技术,是利用光波的不同波长来划分信道的。在波分复用中,用到的设备被称作光复用器和光分用器,或者称为合波器、分波器。

    随着光纤线路的普及,波分复用技术也随之发展,最初人们只能在一根光纤上复用两路光信号,后来可以做到复用几十路甚至更多,我们把这种称作密集波分复用(DWDM),被广泛应用到各个领域。

    关于多路复用技术,我们就先介绍这么多,其实还有其它的复用技术,我们以后放到无线网专栏中再详细的学习。至此,数据通信基础知识已经全部讲完,下一节我们将开启TCP/IP的最底层——物理层的知识学习。


    参考教材:谢希仁《计算机网络》第七版

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多路复用物理链路