信道複用技術

實體層：：信道複用技術

頻分多路複用（FDM）

調幅（AM）無線電廣播是FDM的一個例子。

時分多路複用（TDM）

TDM技術将傳輸分成固定長度的幀，每個幀又劃分為若幹個時隙，一個時隙的資料總對應一個固定的使用者。

統計時分多路複用（STDM）

STDM可以動态的

提高信道傳輸效率漫談各種複用技術 

　　在資料通信中，複用技術的使用極大地提高了信道的傳輸效率，取得了廣泛地應用。多路複用技術就是在發送端将多路信号進行組合（如廣電前端使用的混合器），然後在一條專用的實體信道上實作傳輸，接收端再将複合信号分離出來。多路複用技術主要分為兩大類：頻分多路複用（簡稱頻分複用）和時分多路複用（簡稱時分複用），波分複用和統計複用本質上也屬于這兩種複用技術。另外還有一些其他的複用技術，如碼分複用、極化波複用和空分複用等。

　　

　　1.頻分複用

　　頻分複用（FDM，Frequency Division Multiplexing）就是将用于傳輸信道的總帶寬劃分成若幹個子頻帶（或稱子信道），每一個子信道傳輸1路信号。頻分複用要求總頻率寬度大于各個子信道頻率之和，同時為了保證各子信道中所傳輸的信号互不幹擾，應在各子信道之間設立隔離帶，這樣就保證了各路信号互不幹擾（條件之一）。頻分複用技術的特點是所有子信道傳輸的信号以并行的方式工作，每一路信号傳輸時可不考慮傳輸時延，因而頻分複用技術取得了非常廣泛的應用。頻分複用技術除傳統意義上的頻分複用（FDM）外，還有一種是正交頻分複用（OFDM）。

　　1.1傳統的頻分複用

　　傳統的頻分複用典型的應用莫過于廣電HFC網絡電視信号的傳輸了，不管是模拟電視信号還是數字電視信号都是如此，因為對于數字電視信号而言，盡管在每一個頻道（8 MHz）以内是時分複用傳輸的，但各個頻道之間仍然是以頻分複用的方式傳輸的。

　　1.2正交頻分複用

　　OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）實際是一種多載波數字調制技術。OFDM全部載波頻率有相等的頻率間隔，它們是一個基本振蕩頻率的整數倍，正交指各個載波的信号頻譜是正交的。

　　OFDM系統比FDM系統要求的帶寬要小得多。由于OFDM使用無幹擾正交載波技術，單個載波間無需保護頻帶，這樣使得可用頻譜的使用效率更高。另外，OFDM技術可動态配置設定在子信道中的資料，為獲得最大的資料吞吐量，多載波調制器可以智能地配置設定更多的資料到噪聲小的子信道上。目前OFDM技術已被廣泛應用于廣播式的音頻和視訊領域以及民用通信系統中，主要的應用包括：非對稱的數字使用者環線（ADSL）、數字視訊廣播（DVB）、高清晰度電視（HDTV）、無線區域網路（WLAN）和第4代（4G）移動通信系統等。

　　2.時分複用

　　時分複用（TDM，Time Division Multiplexing）就是将提供給整個信道傳輸資訊的時間劃分成若幹時間片（簡稱時隙），并将這些時隙配置設定給每一個信号源使用，每一路信号在自己的時隙内獨占信道進行資料傳輸。時分複用技術的特點是時隙事先規劃配置設定好且固定不變，是以有時也叫同步時分複用。其優點是時隙配置設定固定，便于調節控制，适于數字資訊的傳輸；缺點是當某信号源沒有資料傳輸時，它所對應的信道會出現空閑，而其他繁忙的信道無法占用這個空閑的信道，是以會降低線路的使用率。時分複用技術與頻分複用技術一樣，有着非常廣泛的應用，電話就是其中最經典的例子，此外時分複用技術在廣電也同樣取得了廣泛地應用，如SDH，ATM，IP和HFC網絡中CM與CMTS的通信都是利用了時分複用的技術。

　　3.波分複用

　　光通信是由光來運載信号進行傳輸的方式。在光通信領域，人們習慣按波長而不是按頻率來命名。是以，所謂的波分複用（WDM，Wavelength Division Multiplexing）其本質上也是頻分複用而已。WDM是在1根光纖上承載多個波長（信道）系統，将1根光纖轉換為多條“虛拟”纖，當然每條虛拟纖獨立工作在不同波長上，這樣極大地提高了光纖的傳輸容量。由于WDM系統技術的經濟性與有效性，使之成為目前光纖通信網絡擴容的主要手段。波分複用技術作為一種系統概念，通常有3種複用方式，即1 310 nm和1 550 nm波長的波分複用、粗波分複用（CWDM，Coarse Wavelength Division Multiplexing）和密集波分複用（DWDM，Dense Wavelength Division Multiplexing）。

　　（1）1 310 nm和1 550 nm波長的波分複用

　　這種複用技術在20世紀70年代初時僅用兩個波長：1 310 nm視窗一個波長，1 550 nm視窗一個波長，利用WDM技術實作單纖雙視窗傳輸，這是最初的波分複用的使用情況。

　　（2）粗波分複用

　　繼在骨幹網及長途網絡中應用後，波分複用技術也開始在城域網中得到使用，主要指的是粗波分複用技術。CWDM使用1 200~1 700 nm的寬視窗，目前主要應用波長在1 550 nm的系統中，當然1 310 nm波長的波分複用器也在研制之中。粗波分複用（大波長間隔）器相鄰信道的間距一般≥20 nm，它的波長數目一般為4波或8波，最多16波。當複用的信道數為16或者更少時，由于CWDM系統采用的DFB雷射器不需要冷卻，在成本、功耗要求和裝置尺寸方面，CWDM系統比DWDM系統更有優勢，CWDM越來越廣泛地被業界所接受。CWDM無需選擇成本昂貴的密集波分解複用器和“光放”EDFA，隻需采用便宜的多通道雷射收發器作為中繼，因而成本大大下降。如今，不少廠家已經能夠提供具有2~8個波長的商用CWDM系統，它适合在地理範圍不是特别大、資料業務發展不是非常快的城市使用。

　　（3）密集波分複用

　　密集波分複用技術（DWDM）可以承載8～160個波長，而且随着DWDM技術的不斷發展，其分波波數的上限值仍在不斷地增長，間隔一般≤1.6 nm，主要應用于長距離傳輸系統。在所有的DWDM系統中都需要色散補償技術（克服多波長系統中的非線性失真——四波混頻現象）。在16波DWDM系統中，一般采用正常色散補償光纖來進行補償，而在40波DWDM系統中，必須采用色散斜率補償光纖補償。DWDM能夠在同一根光纖中把不同的波長同時進行組合和傳輸，為了保證有效傳輸，一根光纖轉換為多根虛拟光纖。目前，采用DWDM技術，單根光纖可以傳輸的資料流量高達400 Gbit/s，随着廠商在每根光纖中加入更多信道，每秒太位的傳輸速度指日可待。

　　4.碼分複用

　　碼分複用（CDM，Code Division Multiplexing）是靠不同的編碼來區分各路原始信号的一種複用方式，主要和各種多址技術結合産生了各種接入技術，包括無線和有線接入。例如在多址蜂窩系統中是以信道來區分通信對象的，一個信道隻容納1個使用者進行通話，許多同時通話的使用者，互相以信道來區分，這就是多址。移動通信系統是一個多信道同時工作的系統，具有廣播和大面積覆寫的特點。在移動通信環境的電波覆寫區内，建立使用者之間的無線信道連接配接，是無線多址接入方式，屬于多址接入技術。聯通CDMA（Code Division Multiple Access）就是碼分複用的一種方式，稱為碼分多址，此外還有頻分多址（FDMA）、時分多址（TDMA）和同步碼分多址（SCDMA）。

　　（1）FDMA

　　FDMA頻分多址采用調頻的多址技術，業務信道在不同的頻段配置設定給不同的使用者。FDMA适合大量連續非突發性資料的接入，單純采用FDMA作為多址接入方式已經很少見。目前中國聯通、中國移動所使用的GSM行動電話網就是采用FDMA和TDMA兩種方式的結合。

　　（2）TDMA時分多址

　　TDMA時分多址采用了時分的多址技術，将業務信道在不同的時間段配置設定給不同的使用者。TDMA的優點是頻譜使用率高，适合支援多個突發性或低速率資料使用者的接入。除中國聯通、中國移動所使用的GSM行動電話網采用FDMA和TDMA兩種方式的結合外，廣電HFC網中的CM與CMTS的通信中也采用了時分多址的接入方式（基于DOCSIS1.0或1.1和Eruo DOCSIS1.0或1.1）。

　　（3）CDMA碼分多址

　　CDMA是采用數字技術的分支——擴頻通信技術發展起來的一種嶄新而成熟的無線通信技術，它是在FDM和TDM的基礎上發展起來的。FDM的特點是信道不獨占，而時間資源共享，每一子信道使用的頻帶互不重疊；TDM的特點是獨占時隙，而信道資源共享，每一個子信道使用的時隙不重疊；CDMA的特點是所有子信道在同一時間可以使用整個信道進行資料傳輸，它在信道與時間資源上均為共享，是以，信道的效率高，系統的容量大。CDMA的技術原理是基于擴頻技術，即将需傳送的具有一定信号帶寬的資訊資料用一個帶寬遠大于信号帶寬的高速僞随機碼（PN）進行調制，使原資料信号的帶寬被擴充，再經載波調制并發送出去；接收端使用完全相同的僞随機碼，與接收的帶寬信号作相關處理，把寬帶信号換成原資訊資料的窄帶信号即解擴，以實作資訊通信。CDMA碼分多址技術完全适合現代移動通信網所要求的大容量、高品質、綜合業務、軟切換等，正受到越來越多的營運商和使用者的青睐。

　　（4）同步碼分多址技術

　　同步碼分多址（SCDMA，Synchrnous Code Division Multiplexing Access）指僞随機碼之間是同步正交的，既可以無線接入也可以有線接入，應用較廣泛。廣電HFC網中的CM與CMTS的通信中就用到該項技術，例如美國泰立洋公司（Terayon）和北京凱視通電纜電視寬帶接入，結合ATDM（進階時分多址）和SCDMA上行信道通信（基于DOCSIS2.0或Eruo DOCSIS2.0）。

　　中國第3代移動通信系統也采用同步碼分多址技術，它意味着代表所有使用者的僞随機碼在到達基站時是同步的，由于僞随機碼之間的同步正交性，可以有效地消除碼間幹擾，系統容量方面将得到極大的改善，它的系統容量是其他第3代移動通信标準的4～5倍。

　　5.空分複用

　　空分複用（SDM，Space Division Multiplexing）即多對電線或光纖共用1條纜的複用方式。比如5類線就是4對雙絞線共用1條纜，還有市話電纜（幾十對）也是如此。能夠實作空分複用的前提條件是光纖或電線的直徑很小，可以将多條光纖或多對電線做在一條纜内，既節省外護套的材料又便于使用。

　　6.統計複用

　　統計複用（SDM，Statistical Division Multiplexing）有時也稱為标記複用、統計時分多路複用或智能時分多路複用，實際上就是所謂的帶寬動态配置設定。統計複用從本質上