浅谈网络中的多路复用技术

夏杰

摘要：在计算机网络中，传输线路的成本占整个系统相当大的比例。为了提高传输线路的利用率，一般采用让多个数据通信合用一条传输线的方法，这就是多路复用技术。

关键词：复用技术;信道

频分多路复用（Frequency Division Multiplexing，FDM）是将具有一定带宽的信道分割为若干个较小频带的子信道，每个子信道供一个用户使用。这样在信道中就可同时传送多个不同频率的信号，如图2-10所示。分割开的子信道的中心频率不相重合，且各信道之间留有一定的空闲频带（也叫作保护频带），以保证数据在各子信道上的可靠传输。频分多路复用实现的条件是信道的带宽远远大于传输每个单路信号所需要的带宽。

时分多路复用（Time Division Multiplexing，TDM）是将一条物理线路按时间分成一个个的时间片，每个时间片常称为一帧（Frame），每帧长125 ms，再分为若干时隙，轮换地为多个信号所使用。每一个时隙由一個信号（也即一个用户）占用，也即在占有的时隙内，该信号使用通信线路的全部带宽，而不像FDM那样，同一时间同时发送多路信号。时隙的大小可以按一次传送一位、一个字节或一个固定大小的数据块所需的时间来确定。从性质上来看，时分多路复用特别适合于数字信号的传输。通过时分多路复用，多路低速数字信号可复用两条高速的信道。例如，数据速率为48 kbps的信道可为5条速率为9600 bps 的信号时分多路复用，也可为20条速率为2400bps的信号时分多路复用。

同步时分多路复用是指时分方案中的时间片是预先分配好的，时间片与数据源是一一对应的，不管某一个数据源有无数据要发送，对应的时间片都是属于它的，或者说各数据的传输定时是同步的。在接收端，根据时间片的序号来分辨是哪一路数据，以确定各时间片上的数据应当送往哪一台主机。数据源A、B、C、D按时间先后顺序分别占用被时分复用的信道。

异步时分多路复用是指各时间片与数据源无对应关系，系统可以按照需要动态地为各路信号分配时间片。为使数据传输顺利进行，所传送的数据中需要携带供接收端辨认的地址信息，因此异步时分复用也称为标记时分复用技术。高速交换中的异步传输模式ATM就是采用这种技术来提高信道利用率的。

光波分多路复用（Wavelength Division Multiplexing，WDM）技术是在一根光纤中能同时传播多个光波信号的技术。光波分多路复用的原理，在发送端将不同波长的光信号组合起来，复用到一根光纤上，在接收端又将组合的光信号分开（解复用），并送入不同的终端。

简单地说，光波分多路复用是将一条单纤转换为多条“虚纤”，每条虚纤工作在不同的波长上。光波分多路复用系统有3种基本结构：光多路复用单纤传输系统、光双向单纤传输系统、光分路插入传输系统。

光多路复用单纤传输系统，发送端将不同波长的已调制的光信号w1，w2，…，wN通过复用器（Multiplexer）组合在一起，在一条光纤中单向传输;接收端使用解复用器（Demultiplexer）将不同波长的信号分开，从而完成信号传输的任务。

光双向单纤传输系统系统中，用一条光纤实现两个方向信号的同时传输，因而也称为单纤全双工通信系统。实现这种系统的关键思想是两端都需要一组复用/解复用器（MD）。

光分路插入传输系统中，两端都需要一组复用/解复用器（MD），复用器将光信号w3、w4插接到光纤中，解复用器将光信号w1、w2从光纤信号中分接出来，通过不同波长光信号的合流与分流实现信息的上、下通路。

现代通信网的基础是通信技术与计算机技术的结合，而完成计算机之间、计算机与终端之间以及终端与终端之间的信息传递的通信方式和通信业务就是数据通信。随着计算机技术与通信技术的结合日趋紧密，数据通信作为计算机技术与通信技术相结合的产物，在现代通信领域扮演着越来越重要的角色。本章主要介绍了数据通信的基础知识、常见的数据传输介质以及多路复用、数据交换等数据通信技术。