计算机网络基础复用,计算机网络基础：数据通信技术之频分复用与时分复用技术...

布满荆棘的人生 2022-10-07 07:58 249阅读 0赞

引言

大家好，我们知道在整个通信基础设施的投资成本中，由传输媒介所组成的通信线路占有相当大的比重。那对于有线的传输媒介来说，一方面由于资源有限，制造成本增加，即使说采用了原料丰富的光纤线路，但是线路铺设的费用依然也是在逐年增长，同时对于无线传输媒介来说，有限的可用频率更是一种非常宝贵的通讯资源，因此如何提高通信线路的利用率是数据通信中的一个不可忽视的内容，这也是我即将给大家介绍的多路复用技术。

文章目录

1.频分复用技术

2.时分复用技术

1.时分复用技术

定义：多路复用技术是指在一条通信线路上传输多路信号，以提高通信线路利用率的技术。

在实际应用中，我们经常用到的多路复用技术有频分复用、时分复用、码分复用和波分复用。

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在实际生活中我们可以看到多辆汽车在不同的车道并行的在马路上行驶，这就相当于我给大家介绍的第一种多路复用技术频分复用。

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任何移动用户的信号一般只占据一个宽带有线的频率范围，而在实际用中一个信道可以被利用的频率的范围比一路信号需要的频率要宽得多，如果在这样的一个信道上只传输一路信号的话，就像在宽阔的马路上只有一个车道一样，显然太浪费！

因而我们可以把以频率分割的方式把一条信道分成若干个子信道，从而实现多路复用，这就是频分复用的基本原理。

传统的多路载波电话系统就是一种典型的平分多路复用系统，我们在图中可以看出，横坐标是时间纵坐标是频率，该信道按照频率的不同被分割成了四个子信道，为了保证各子信道中所传输的信号互不干扰，相邻子信道的频谱之间留有一定的频率间隔！

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每个子信道传输一路用户的信号，那么从总体上看，在这条信道中同时传输四个用户的信号，左边的设备是一个复用器，右边对应的就是一个分用器，复用器的作用就是把各路用户的信号进行频谱搬移，搬移到分配给它的频段范围，分用器就相当于一个滤波器，把各种信号区别开来，所以说我再次强调频分复用的所有用户在同样的时间内占据着不同的带宽资源，注意这里的带宽是指以合资为单位的带宽。

目前频分复用技术在利用无线传输介质，比如无线电通信微波通信卫星通信中仍然在得到广泛的使用。后面即将给大家介绍的波分复用，其本质也是一种频分复用。

2.时分复用技术

接下来我们再来看一下时分复用技术，顾名思义，时分复用是采用时间分片的方式来实现传输信道的多路复用，也就是说每一路信号传输都使用信道的全部带宽，但它只是使用其中的某个时隙。

比如我们把上课的教室看作一个信道，不同的老师在每天不同的时间段去使用这件教室就相当于是时分复用，因为我们从宏观上来看，同一天这个教室被分配给了多个用户使用，那从微观上来看，在某一时刻该教室还只是分配给了一个老师。

从如何分配传输介质资源的观点来看，时分多路复用又分为两种，分别是静态的时分复用和动态的时分复用。

那我们现在看到的就是静态的时分复用，在这个例子中将时间划分为一个个等长的周期，称为时分复用帧，有四个用户进行时分复用，在第一个周期里A、B两个用户有数据发送，第二个周期中B、C两个用户有数据，第三个周期中只有C用户有数据发送，第四个周期A、D两个用户有数据发送。

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那我们从这个动画演示中可以看出，每一个时分复用的用户在每一个帧中的位置是固定不变的，A用户的数据固定的出现在每一个时分复用帧的最前面，B用户总是在第二个位置，C用户是在第三位置，那么D用户的数据总是在最后。

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我们也注意到，如果说某用户在分给它的时隙内没有数据要传输的时候，那么对应时隙就是空闲的，比如说第一个周期中的C和D，第二个周期中的A和D等等，也就是说每个用户的数据是周期性的出现在信道上，但是也必须提醒大家注意，尽管该时隙没有用户在用是空闲的情况下，其他的用户也是无权使用的。

从这个例子中我们可以看出，静态的时分复用中多个用户的信号分别在预定的时隙内传输，他们的分配关系是固定的，并且是周期性的使用，收发双方之间就保持同步，所以又称为同步的时分复用。

同时我们也注意到它存在着复用后的信道利用率比较低，那怎么对它改进？于是就有了动态的时分复用，动态时分复用又称为统计时分复用，简称为STDM，它是一种按需分配媒体资源的方式，也就是说只有当用户有数据要传输的时候才分配资源，那如果用户暂停发送数据的时候就不分配，这样的话同样的复用信道可以让更多的用户来使用。

换句话说，就是用户数据传输速率之和可以大于高速线路的传输容量，从而提高信道利用率，但是对于这样一种方式它的控制结构相对比较复杂，并且还要在复用器中去设置足够容量的缓存单元，否则的话会由于来不及发送数据会导致数据丢失。

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