第5章多路復(fù)用技術(shù)5.1多路復(fù)用概述5.2頻分多路復(fù)用（FDM）5.3時分多路復(fù)用（TDM）5.4統(tǒng)計時分復(fù)用（STDM）5.5T1與E1線路5.6光波分復(fù)用5.1多路復(fù)用概述 為了更有效的利用傳輸系統(tǒng)，人們希望通過同時攜帶多個信號來高效地使用傳輸介質(zhì)，這就是所謂的多路復(fù)用（Multiplexing）。多路復(fù)用意示圖如圖5-1所示。圖中的復(fù)用器（又稱為MUX）的作用是將多條線路的信號集合在一起，并用一條線路來傳送。圖5-1復(fù)用與分路5.2頻分多路復(fù)用（FDM） 頻分多路復(fù)用（FDM）是將可用的傳輸頻率范圍分為多個較細的頻帶，每個細分的頻帶作為一個獨立的信道分別分配給用戶形成數(shù)據(jù)傳輸子通路。5.2.1FDM的基本原理 圖5-3給出了頻分多路復(fù)用的原理圖。多路（以n路為例）模擬信號經(jīng)過FDM復(fù)用過程到達同一傳輸介質(zhì)上。圖5-3頻分多路復(fù)用原理圖5.2.2FDM處理過程 FDM系統(tǒng)最常見的應(yīng)用就是電話系統(tǒng)。下面以話音信號為例，說明FDM的復(fù)用和解復(fù)用過程。1．復(fù)用過程 頻分多路復(fù)用是一個模擬過程，多用于模擬信號的傳輸。2．解復(fù)用過程 解復(fù)用過程是復(fù)用過程的逆過程。解復(fù)用器采用濾波器將復(fù)合信號分解成各個獨立信號。5.2.3對FDM的性能評價 FDM的優(yōu)點在于系統(tǒng)效率較高，充分利用了傳輸介質(zhì)的帶寬；另外，由于技術(shù)比較成熟，實現(xiàn)起來較容易。5.3時分多路復(fù)用（TDM）時分多路復(fù)用（TDM）技術(shù)是以信道傳輸時間作為分隔對象，通過為多個信道分配互不重疊的時間片的方法來實現(xiàn)多路復(fù)用。時分多路復(fù)用是以時間作為信號分隔的參量，即信號在時間位置上分開，但它們所占用的頻帶是重疊的。5.3.1TDM原理及特點1．原理 抽樣定理為時分多路復(fù)用提供了理論依據(jù)，因為抽樣定理使得在時間上離散的抽樣脈沖值代替基帶信號成為可能，這樣當(dāng)抽樣脈沖占據(jù)較短時間時，在抽樣脈沖之間就留出了空隙。2．特點 TDM的工作特點如下。 ①通信雙方是按照預(yù)先指定的時間片進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)?，而且這種時間關(guān)系是固定不變的； ②就某一瞬時來看，公用信道上傳送的僅是某一對設(shè)備之間的信號，但就某一段時間而言，公用信道則傳送著按時間分割的多路復(fù)用信號。 ③與FDM相比TDM更適合于傳輸數(shù)字信號。5.3.2TDM的基本概概念1．幀TDM傳送信號號時，將將通信時時間分成成一定長長度的幀幀，每一一幀又被被分成若若干時間間片，一一幀正是是由時間間片的完完整循環(huán)環(huán)組成的的。2．交織織可以把同同步時分分復(fù)用器器想像成成高速旋旋轉(zhuǎn)的開開關(guān)。當(dāng)當(dāng)開關(guān)移移動到設(shè)設(shè)備前該該設(shè)備就就有機會會向公共共通路傳傳輸規(guī)定定大小的的數(shù)據(jù)。。開關(guān)以以固定速速率和固固定的順順序在設(shè)設(shè)備間移移動。這這個過程程叫做交織。3．幀定定位比特特因為在TDM系統(tǒng)中，，每一幀幀內(nèi)時間間片的順順序固定定不便，，所以每每一幀不不需要很很大的額額外開銷銷。4．比特特填充在設(shè)計同同步時分分復(fù)用器器時，遇遇到的最最困難的的問題可可能就是是需要同同步不同同的數(shù)據(jù)據(jù)源。5.3.3TDM數(shù)據(jù)復(fù)用用方式1．比特特交織法法比特交織織技術(shù)主主要用于于同步的的數(shù)據(jù)源源，它的的每個時時間片僅僅含有一一個比特特。2．字符符交織法法字符交織織法以一一個字符符為單位位進行復(fù)復(fù)用，圖圖5-10示出出了它的的基本原原理圖。。圖5-10字字符交交錯法時時分多路路復(fù)用3．碼組組交織法法第三種方方式為碼碼組交織織法。這這種方式式按某一一碼元長長度（若若干比特特）為單單位進行行復(fù)用，，即在每每個時間間片取出出某支路路的一個個碼字。。5.4統(tǒng)計時分分復(fù)用（STDM）5.4.1STDM的概念統(tǒng)計時分分復(fù)用STDM，又稱智能能時分復(fù)復(fù)用ITDM，它采用動動態(tài)地分分配集合合信道的的時隙，，只給那那些確實實要傳送送數(shù)據(jù)的的終端分分配一個個時隙，，使它們們建立數(shù)數(shù)據(jù)鏈路路。5.4.2STDM原理5.4.3STDM的兩種復(fù)復(fù)用方法法STDM也可以分分為字符符交織型型和比特特交織型型兩種。。1．字符符交織STDM圖5-12所示示為字符符交織STDM原理圖。。來自低低速信道道的數(shù)據(jù)據(jù)，經(jīng)壓壓縮編碼碼后送到到數(shù)據(jù)緩緩存器。。圖5-12字字符交交織STDM原理圖2．比特特交織STDM在比特交交織STDM中，比特特時隙只只分配給給那些正正在工作作的用戶戶。圖5-15所示示為虛擬擬信道傳傳送標(biāo)志志的結(jié)構(gòu)構(gòu)示意圖圖。圖5-15虛虛擬信信道傳送送標(biāo)志的的結(jié)構(gòu)圖圖5.5T1與E1線路5.5.1T1線路圖5-16所示示為T1線路系統(tǒng)統(tǒng)框圖。。T1線路能夠夠?qū)?4條語音音話路復(fù)復(fù)用成一一條高速速數(shù)據(jù)電電路。因因為每條條話路（（樣本））以每秒秒8000次的的速率采采樣，而而每個樣樣本被編編制成8bit碼，所以以一條話話路的傳傳輸速率率是8000樣樣本/秒秒8bit/樣本=64kbit/s。。直到80年代初初期，T1線路還只只局限于于由電信信運營商商使用。。而在此此之后，，它們的的使用對對象就擴擴展到了了各種商商業(yè)組織織。如圖5-17所所示為一一家公司司使用T1復(fù)用器的的實例。。圖5-17一一個典典型的T1復(fù)用器的的應(yīng)用實實例T1復(fù)用器以以單級NRZ的格式處處理數(shù)據(jù)據(jù)，雖然然這種數(shù)數(shù)據(jù)格式式在計算算機系統(tǒng)統(tǒng)、電子子設(shè)備以以及在數(shù)數(shù)據(jù)終端端（DTE））與數(shù)據(jù)傳傳輸設(shè)備備（DCE））接口中被被廣泛應(yīng)應(yīng)用，但但是對于于T1設(shè)備的傳傳輸，它它并不十十分適用用。大多數(shù)T1復(fù)用器都都要將單單極性碼碼轉(zhuǎn)換為為雙極性性AMI碼。5.5.2E1線路由于國家家和地區(qū)區(qū)的不同同，各個個國家和和地區(qū)復(fù)復(fù)用標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)也存在在許多差差異。T1復(fù)用系列列是北美美和日本本的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)，而北北美和日日本在T3以上又不不相同。。1．幀同同步時隙隙（時隙隙0）在每幀的的時隙0位置所所傳送的的信息是是不同的的，分為為偶幀和和奇幀兩兩種情況況。2．信令令與復(fù)幀幀同步時時隙（時時隙16）為了完成成各種控控制作用用，每一一路話音音信號都都有相應(yīng)應(yīng)的信令令信號，，即要傳傳信令信信號。16個幀幀合起來來稱為一一個復(fù)幀幀（F0～F15）。為了保證收收端、發(fā)端端各路信令令碼在時間間上對準(zhǔn)，，每個復(fù)幀幀需要送出出一個復(fù)幀幀同步碼，，以保證復(fù)復(fù)幀得到同同步。5.6光波分復(fù)用用目前，頻分分多路復(fù)用用技術(shù)在光光纖通道上上的應(yīng)用提提出了一種種新的更有有效的方法法，即波分分多路復(fù)用用（WDM）。。它實際上是是FDM的一個變種種。在WDM中兩根工作作波長不同同的光纖連連到一個棱棱柱或衍射射光柵，合合成到一根根共享的光光纖上，傳