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  • 时分多路复用(TDM)
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    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一路信号的一部分来实现一条电路传送多路信号的。电路上的每一短暂时刻只有一路信号存在。
    
    数字信号是有限个离散值,所以TDM技术广泛应用于包括计算机网络在内的数字通信系统,而模拟通信系统的传输一般采用FDM。
    	以电话通信为例说明时分多路复用的过程:发送端的各路话音信号经低通滤波器将带宽限制在3400Hz 以内,然后加到匀速旋转的电子开关 SA1上,依次接通各路信号,它相当于对各路信号按一定的时间间隙进行抽样。SA1旋转一周的时间为一个抽样周期T,这样就做到了对每一路信号每隔周期T 时间抽样一次,此时间周期称为1帧长。发送端电子开关 SA1不仅起到抽样作用,同时还要起到复用和合路的作用。合路后的抽样信号送到编码器进行量化和编码,然后,将信号码流送往信道。在接收端,将各分路信号码进行统一译码,还原后的信号由分路开关SA2依次接通各分路,在各分路中经低通滤波器将重建的话音信号送往收端用户。在上述过程中,应该注意的是,发、收双方的电子开关的起始位置和旋转速率都必须一致,否则将会造成错收,这就是PCM(脉冲编码调制(Pulse Code Modulation,PCM)系统中的同步要求。收、发两端的数码率或时钟频率相同叫位同步或称比特同步,也可通俗的理解为两电子开关旋转速率相同;收、发两端的起始位置是每隔1帧长(即每旋转一周)核对一次的,此称帧同步。这样才一能保证正确区分收到的哪8位码是属于一个样值的,又是属于哪一路的。为了完成上述同步功能,在接收端还需设有两种装置:一是同步码识别装置,识别接收的 PCM信号序列中的同步标志码的位置;二是调整装置,当收、发两端同步标志码位置不对应时,需在收端进行调整使其两者位置相对应。以上两种装置统称为帧同步电路。时分多路复用不仅局限于传输数字信号,也可同时交叉传输模拟信号。
    应用
    	当使用频分复用时占有不同频带的多路信号合在一起在同一信道中传输,各路频带间要有防护频带;而时分复用则使占有不同时隙的多路信号合在一起在同一信道中传输,各路时隙间要有防护时隙。时分复用的典型例子:PCM(Pulse Code Modulation,脉码调制)信号的传输,把多个话路的PCM话音数据用TDM的方法装成帧(帧中还包括帧同步信息和信令信息),每帧在一个时间片内发送,每个时隙承载一路PCM信号。时分复用器是一种利用TDM技术的设备,主要用于将多个低速率数据流结合为单个高速率数据流。来自多个不同源的数据被分解为各个部分(位或位组),并且这些部分以规定的次序进行传输。这样每个输入数据流即成为输出数据流中的一个“时间片段”。必须维持好传输顺序,从而输入数据流才可以在目的端进行重组。特别值得注意的是:相同设备通过相同 TDM 技术原理却可以执行相反过程,即:将高速率数据流分解为多个低速率数据流,该过程称为解除复用技术。因此,在同一个箱子中同时存在时分复用器和解复用器(Demultiplexer)是常见的。电信中基本采用的信道带宽为DSO,其信道宽为64Kbit/s。电话网络(PSTN)基于TDM技术,通常又称为TDM访问网络。电话交换通过一些格式支持TDM:DSO、T1/E1(为两种接入线路类型)TDM及BRI TDM。E1 TDM支持2.048Mbit/s通信链路,将它划分为32个时隙,每间隔为64Kbit/s。T1 TDM支持1.544Mbit/s 通信链路,将它划分为24个时隙,每间隔为64Kbit/s,其中8Kbit/s信道用于同步操作和维护过程。E1/T1 TDM最初应用于电话公司的数字化语音传输,与后来出现的其他类型数据没有什么不同。E1/T1 TDM也应用于广域网链路。BRI TDM通过交换机基本速率接口(BRI,支持基本速率 ISDN,并可用做一个或多个静态PPP链路的数据信道)提供。基本速率接口具有2个64Kbit/s时隙。TDMA也应用于移动无线通信的信元网络。
    TDM又分为同步时分复用(Synchronous Time Division Multiplexing,STDM)和异步时分复用(Asynchronous Time Division Multiplexing,ATDM)。
    同步时分复用
    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成特定的时间段(一个周期),再将每一时间段划分成等长度的多个时隙,每个时隙以固定的方式分配给各路数字信号,各路数字信号在每一时间段都顺序分配到一个时隙。
    由于在同步时分复用方式中,时隙预先分配且固定不变,无论时隙拥有者是否传输数据都占有一定时隙,这就形成了时隙浪费,其时隙的利用率很低,为了克服STDM的缺点,引入了异步时分复用技术。
    异步时分复用
    异步时分复用(ATDM)技术又被称为统计时分复用技术(Statistical TimeDivision Multiplexing),它能动态地按需分配时隙,以避免每个时间段中出现空闲时隙。
    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。
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  • 多路复用技术时分复用

    千次阅读 2020-09-28 09:50:14
    时分多路复用技术TDM(Time Division Multiplexing)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...

    多路复用技术是通信技术领域的一个专业名词,从字面上的意思去理解就是将多路信号按照一定的规则共用同一条信道进行传输。

    一、多路复用技术的分类

    多路复用技术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。

    二、时分多路复用原理

    时分多路复用技术TDM(Time Division Multiplexing)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。通俗的说,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。

    三、时分多路复用工作过程

    时分多路复用工作过程

    通过上图可以看到,4路数据通过复用设备进入传输线路,数据通过传输线路传输后进入分用设备,后1-4号线路的数据分别对应进入1-4号接入线路。

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  • 多路复用技术

    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
  • 计算机网络的 『多路复用技术

    万次阅读 2020-12-31 19:09:24
    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。 包含两种方式:同步时分复用和异步时分复用。 同步时分复用(ATDM): 时隙预先分配且固定不变,每一路信号具有相同大小的时间片。时间...

    多路复用(DG9453EN-T1-E4)技术分为以下四种:

    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。
    时分多路复用

    在这里插入图片描述

    • 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。
    • 包含两种方式:同步时分复用和异步时分复用。

    同步时分复用(ATDM):

    • 时隙预先分配且固定不变,每一路信号具有相同大小的时间片。时间片轮流分配给每路信号,该路信号在时间片使用完毕以后要停止通信,并把物理信道让给下一路信号使用。当其他各路信号把分配到的时间片都使用完以后,该路信号再次取得时间片进行数据传输。

    异步时分复用(STDM):

    • 即将所要传输的信息分成小块,并附加标记。同一路信号可以占用同一帧中的不同时隙,不同路的信号根据标记加以区分。将用户的数据划分为一个个数据单元,不同用户的数据单元仍按照时分的方式来共享信道,但是不再使用物理特性来标识不同用户,而是使用数据单元中的若干比特,也就是使用逻辑的方式来标识用户。
    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。
    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。
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