浅议数据传输中的多路复用技术及其应用.doc

浅议数据通信中的多路复用技术及其应用 【摘要】 现代社会科学技术飞速发展，各种技术之间相互依赖、相互促进。计算机和集成电路的出现为整个科技的发展提供了强有力的推进器，而大量计算机之间的交流需要依靠网络的连接，因此网络间的通信传输就显得尤为重要。本文就网络通信中的多路复用技术的主要方法及其应用领域作一简单的介绍。 【关键词】通信；多路复用；应用 计算机网络是地理上分散的多台独立自主的的计算机遵循约定的通信协议，通过软、硬件互连以实现交互通信、资源共享、信息交换、协同工作以及在线处理等功能的系统。网络间传递的信息主要是依靠数据的传输和交换，随着全球网络技术的应用和推广，不同实体之间的数据传输就显得尤为重要。为了更为有效地利用传输系统，人们希望通过同时携带多个信号来高效率地使用传输介质，这就是多路复用技术。配置多路复用线路有许多种不同方法，多路复用器的类型也各异，常用的有频分多路复用（FDM）、时分多路复用（TDM）、波分多路复用（WDM）、码分多路复用（CDM）等。 一、频分多路复用（FDM） 一般的通信系统的信道所能提供的带宽往往要比传送一路信号所需的带宽宽得多。因此，如果一条信道只传输一路信号是非常浪费的。为了充分利用信道的带宽，提出了信道的频分复用。频分复用就是在发送端利用不同频率的载波将多路信号的频谱调制到不同的频段，以实现多路复用。频分复用的多路信号在频率上不会重叠，合并在一起通过一条信道传输，到达接收端后可以通过中心频率不同的带通滤波器彼此分离开来。 图1示出了一个频分复用系统的组成框图。假设共有n路复用的信号，每路信号首先通过低通滤波器（LPF）变成频率受限的低通信号。为简便起见，假设各路信号的最高频率都相等。然后，每路信号通过载频不同的调制器进行频谱搬移。一般来说调制的方式原则上可任意选择，但最常用的是单边带调制，因为它最节省频带。因此，图中的调制器由相乘器和边带滤波器（SBF）构成。 图 图1 频分复用系统组成框图 频分复用信号原则上可以直接在信道中传输，但在某些应用中，还需要对合并后的复用信号再进行一次调制。第一次对多路信号调制所用的载波称为副载波，第二次调制所用的载波称为主载波。原则上，两次调制可以是任意方式的调制方式。如果第一次调制采用单边带调制，第二次调制采用调频方式，一般记为SSB/FM。 频分复用系统的最大优点是信道复用率高，容许复用的路数多，分路也很方便。因此，它成为目前模拟通信中最主要的一种复用方式。特别是在有线和微波通信系统中应用十分广泛。频分复用系统的主要缺点是设备生产比较复杂，会因滤波器件特性不够理想和信道内存在非线性而产生路间干扰。传统的频分复用典型的应用莫过于广电HFC网络电视信号的传输了不管是模拟电视信号还是数字电视信号都是如此，因为对于数字电视信号而言，尽管在每一个频道(8 MHz)以内是时分复用传输的，但各个频道之间仍然是以频分复用的方式传输的。TDM）是建立在抽样定理基础上的。抽样定理指明：满足一定条件下，时间连续的模拟信号可以用时间上离散的抽样脉冲值代替。因此，如果抽样脉冲占据较短时间，在抽样脉冲之间就留出了时间空隙，利用这种空隙便可以传输其它信号的抽样值。时分复用就是利用各路信号的抽样值在时间上占据不同的时隙，来达到在同一信道中传输多路信号而互不干扰的一种方法。 图2是三路信号时分复用原理图，各路信号首先通过相应的低通滤波器（预滤波器）变为频带受限的低通型信号。然后再送至旋转开关（抽样开关），每秒将各路信号依次抽样一次，在信道中传输的合成信号就是三路在时间域上周期地互相错开的信号，即TDM信号。 图2 三路信号时分复用原理图 与频分复用相比，时分复用具有以下的主要优点： （1）TDM多路信号的合路和分路都是数字电路，比FDM的模拟滤波器分路简单、可靠。 （2）信道的非线性会在FDM系统中产生交调失真和多次谐波，引起路间干扰，因此FDM对信道的非线性失真要求很高。而TDM系统的非线性失真要求可降低。 时分复用技术与频分复用技术一样，有着非常广泛的应用，电话就是其中最经典的例子，此外时分复用技术在广电也同样取得了广泛地应用，如SDH，ATM，IP和HFC网络中CM与CMTS的通信都是利用了时分复用的技术。 （一）1310 nm和1550 nm波长的波分复用 这种复用技术在20世纪70年代初时仅用两个波长：1310 nm窗口一个波长，1550 nm窗口一个波长，利用WDM技术实现单纤双窗口传输，这是最初的波分复用的使用情况。 (二)粗波分复用 继在骨干网及长途网络中应用后，波分复用技术也开始在城域网中得到使用，主要指的是粗波分复用技术。CWDM使用1 200~1 700 nm的宽窗口