多路復(fù)用技術(shù)

1、 DEMUX復(fù)用器復(fù)用器解復(fù)用器解復(fù)用器共享信道 MUXq 多路復(fù)用技術(shù)就是將多路信號(hào)組合在一條物理多路復(fù)用技術(shù)就是將多路信號(hào)組合在一條物理 信道上進(jìn)行傳輸，到接收端再用專(zhuān)門(mén)的設(shè)備將信道上進(jìn)行傳輸，到接收端再用專(zhuān)門(mén)的設(shè)備將 各路信號(hào)分離開(kāi)來(lái)。這樣使一條物理信道資源各路信號(hào)分離開(kāi)來(lái)。這樣使一條物理信道資源 被多路信號(hào)共享。被多路信號(hào)共享。q 多路復(fù)用技術(shù)包括多路復(fù)用技術(shù)包括: : 頻分多路復(fù)用頻分多路復(fù)用(FDM) 時(shí)分多路復(fù)用時(shí)分多路復(fù)用(TDM) 波分多路復(fù)用波分多路復(fù)用(WDM) 碼分多址碼分多址(CDMA)q 頻分多路復(fù)用(FDM)q 時(shí)分多路復(fù)用(TDM)q 波分多路復(fù)用(WDM)q

2、碼分多址(CDMA) 頻分多路復(fù)用頻分多路復(fù)用 FDM （Frequency Division Multiplexing） 當(dāng)傳輸介質(zhì)的可用帶寬超過(guò)各路給定信號(hào)所當(dāng)傳輸介質(zhì)的可用帶寬超過(guò)各路給定信號(hào)所需帶寬的總和時(shí)，可以把多個(gè)信號(hào)調(diào)制在不同的需帶寬的總和時(shí)，可以把多個(gè)信號(hào)調(diào)制在不同的載波頻率上，從而在同一介質(zhì)上實(shí)現(xiàn)同時(shí)傳送多載波頻率上，從而在同一介質(zhì)上實(shí)現(xiàn)同時(shí)傳送多路信號(hào)，這就是頻分多路復(fù)用。路信號(hào)，這就是頻分多路復(fù)用。fAFDM 多路復(fù)用過(guò)程例多路復(fù)用過(guò)程例FDM多適用于模擬信號(hào)傳輸多適用于模擬信號(hào)傳輸 FDM 解多路復(fù)用過(guò)程例解多路復(fù)用過(guò)程例FDM 多路復(fù)用與解復(fù)用全過(guò)程例多路復(fù)用與解復(fù)用

3、全過(guò)程例群群超群超群主群主群巨群巨群q 頻分多路復(fù)用頻分多路復(fù)用 (FDM)q 時(shí)分多路復(fù)用時(shí)分多路復(fù)用 (TDM)q 波分多路復(fù)用波分多路復(fù)用 (WDM)q 碼分多址碼分多址 (CDMA) 時(shí)分多路復(fù)用時(shí)分多路復(fù)用 TDM（Time Division Multiplexing）：）： 當(dāng)傳輸介質(zhì)所能達(dá)到的數(shù)據(jù)傳輸速率超過(guò)各路當(dāng)傳輸介質(zhì)所能達(dá)到的數(shù)據(jù)傳輸速率超過(guò)各路信號(hào)的數(shù)據(jù)傳輸速率的總和時(shí)，可以將物理信道按信號(hào)的數(shù)據(jù)傳輸速率的總和時(shí)，可以將物理信道按時(shí)間分成若干時(shí)間片輪換地分配給多路信號(hào)使用，時(shí)間分成若干時(shí)間片輪換地分配給多路信號(hào)使用，每一路信號(hào)在自己的時(shí)間片內(nèi)獨(dú)占信道傳輸，這就每一路信號(hào)在

4、自己的時(shí)間片內(nèi)獨(dú)占信道傳輸，這就是時(shí)分多路復(fù)用。是時(shí)分多路復(fù)用。 時(shí)分多路復(fù)用可分為時(shí)分多路復(fù)用可分為同步同步TDM和和異步異步TDM。 時(shí)分多路復(fù)用時(shí)分多路復(fù)用TDM多用來(lái)傳輸數(shù)字信號(hào)，但多用來(lái)傳輸數(shù)字信號(hào)，但并不局限于傳輸數(shù)字信號(hào)，有時(shí)也可以用來(lái)分時(shí)并不局限于傳輸數(shù)字信號(hào)，有時(shí)也可以用來(lái)分時(shí)傳輸模擬信號(hào)。傳輸模擬信號(hào)。 另外，對(duì)于模擬信號(hào)，有時(shí)可把另外，對(duì)于模擬信號(hào)，有時(shí)可把TDM和和FDM結(jié)合起來(lái)一起使用，比如第二代移動(dòng)電話的結(jié)合起來(lái)一起使用，比如第二代移動(dòng)電話的GSM標(biāo)準(zhǔn)中，將一個(gè)傳輸系統(tǒng)的可用頻帶頻分成許多標(biāo)準(zhǔn)中，將一個(gè)傳輸系統(tǒng)的可用頻帶頻分成許多子信道，每個(gè)子信道再利用時(shí)分多路復(fù)用

5、來(lái)細(xì)分。子信道，每個(gè)子信道再利用時(shí)分多路復(fù)用來(lái)細(xì)分。TDM多適用于數(shù)字信號(hào)傳輸多適用于數(shù)字信號(hào)傳輸統(tǒng)計(jì)統(tǒng)計(jì)(異步異步)TDM STDMTDM的缺點(diǎn)：某用戶(hù)無(wú)數(shù)據(jù)發(fā)送，其他用戶(hù)也不能占用該的缺點(diǎn)：某用戶(hù)無(wú)數(shù)據(jù)發(fā)送，其他用戶(hù)也不能占用該 通道，將會(huì)造成帶寬浪費(fèi)。通道，將會(huì)造成帶寬浪費(fèi)。改進(jìn)：改進(jìn)： 使用統(tǒng)計(jì)時(shí)分多路復(fù)用（使用統(tǒng)計(jì)時(shí)分多路復(fù)用（STDM），），用戶(hù)不固用戶(hù)不固 定占用某個(gè)通道，有空時(shí)間片就將數(shù)據(jù)放入。定占用某個(gè)通道，有空時(shí)間片就將數(shù)據(jù)放入。統(tǒng)計(jì)統(tǒng)計(jì)TDM各數(shù)據(jù)之前要附有該路地址，各數(shù)據(jù)之前要附有該路地址，以便接收方能分出各路信號(hào)以便接收方能分出各路信號(hào)ABCD待發(fā)數(shù)據(jù)待發(fā)數(shù)據(jù)t1 t

6、2 t3A1B1C1D1C2D2A2B2周期周期1周期周期2同步同步 TDM帶寬浪費(fèi)帶寬浪費(fèi)A1B1C2B2周期周期1周期周期2可用帶寬可用帶寬統(tǒng)計(jì)統(tǒng)計(jì)TDM(數(shù)據(jù)之前附有該路地址數(shù)據(jù)之前附有該路地址)q T1 信道信道 廣泛用于北美和日本的電話系統(tǒng)中。每秒廣泛用于北美和日本的電話系統(tǒng)中。每秒 8000 次采樣次采樣(幀幀)，一共，一共24路信號(hào)，每路信號(hào)路信號(hào)，每路信號(hào)8位位( 含含 1 比 特 控 制比 特 控 制 ) , 每 幀 還 有每 幀 還 有 1 同 步 比 特 。同 步 比 特 。數(shù)據(jù)傳輸率：數(shù)據(jù)傳輸率：193 * 8000 = 1.544 Mbps CH1CH2CH23CH2

7、4 幀 125s (193bits)7 位數(shù)據(jù) +1 位控制信號(hào)幀同步比特T1T2T3T4q E1E1信道信道 用于北美和日本以外地區(qū)，包括中國(guó)。每秒用于北美和日本以外地區(qū)，包括中國(guó)。每秒80008000次次采樣采樣( (幀幀) )，一共，一共3232路信號(hào)路信號(hào)( (其中其中2 2路作信令同步路作信令同步) )，每路，每路信號(hào)信號(hào)8 8位位, ,每幀還有每幀還有1 1同步比特。速率為：同步比特。速率為： 8 8 * * 32 32 * * 8000 = 2.048 8000 = 2.048 MbpsMbps0121631幀同步幀同步信令信道信令信道30 路話音數(shù)據(jù)信道 + 2 路控制信道2.

8、048 Mb/s傳輸線路CH0CH16CH17CH15CH15CH16CH17CH31CH31CH0CH1CH1時(shí)分復(fù)用幀T CH0 CH1 CH2 CH15 CH16 CH17 CH30 CH318 bitt時(shí)分復(fù)用幀時(shí)分復(fù)用幀T = 125 s15 個(gè)話路15 個(gè)話路q 頻分多路復(fù)用頻分多路復(fù)用(FDM)q 時(shí)分多路復(fù)用時(shí)分多路復(fù)用(TDM)q 波分多路復(fù)用波分多路復(fù)用(WDM)q 碼分多址碼分多址(CDMA) 目前一根單模光纖的傳輸速率可達(dá)到目前一根單模光纖的傳輸速率可達(dá)到 2.5Gb/s，如能采用色散補(bǔ)償技術(shù)解決光纖傳輸中的色散問(wèn)題如能采用色散補(bǔ)償技術(shù)解決光纖傳輸中的色散問(wèn)題 (指光脈

9、沖中由于不同頻率分量傳輸速率不同導(dǎo)致信指光脈沖中由于不同頻率分量傳輸速率不同導(dǎo)致信號(hào)失真產(chǎn)生誤碼的現(xiàn)象號(hào)失真產(chǎn)生誤碼的現(xiàn)象)，則一根單模光纖的傳輸速，則一根單模光纖的傳輸速率可達(dá)到率可達(dá)到10Gb/s，這已是當(dāng)前單個(gè)光載波信號(hào)傳輸這已是當(dāng)前單個(gè)光載波信號(hào)傳輸?shù)臉O限值。的極限值。 波分多路復(fù)用波分多路復(fù)用（Wavelength Division Multiplexing，WDM）是光的頻分復(fù)用。不同的信源使用不同波長(zhǎng)的光波來(lái)傳輸是光的頻分復(fù)用。不同的信源使用不同波長(zhǎng)的光波來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，各路光波經(jīng)過(guò)一個(gè)棱鏡（或衍射光柵）合成一個(gè)光數(shù)據(jù)，各路光波經(jīng)過(guò)一個(gè)棱鏡（或衍射光柵）合成一個(gè)光束在光纖干道上傳輸，

10、在接收端利用相同的設(shè)備將各路光束在光纖干道上傳輸，在接收端利用相同的設(shè)備將各路光波分開(kāi)。這樣復(fù)用后，可以使光纖的傳輸能力成幾倍幾十波分開(kāi)。這樣復(fù)用后，可以使光纖的傳輸能力成幾倍幾十倍的提高。倍的提高。密集波分復(fù)用密集波分復(fù)用Density Wave Division Multiplexing，DWDM： 在在1.55微米微米波長(zhǎng)區(qū)同時(shí)用波長(zhǎng)區(qū)同時(shí)用4、8、16或或n個(gè)波長(zhǎng)，在一對(duì)個(gè)波長(zhǎng)，在一對(duì)光纖（少數(shù)系統(tǒng)采用單光纖）構(gòu)成的光通信系統(tǒng)。光纖（少數(shù)系統(tǒng)采用單光纖）構(gòu)成的光通信系統(tǒng)。 由由DWDM光纖系統(tǒng)組成的光纖網(wǎng)光纖系統(tǒng)組成的光纖網(wǎng)可迅速增加網(wǎng)絡(luò)容量，可迅速增加網(wǎng)絡(luò)容量，還具有透明性，可傳送語(yǔ)

11、音、數(shù)據(jù)、圖像等多媒體信息。由還具有透明性，可傳送語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像等多媒體信息。由于多個(gè)光信道共用光放大器而顯著降低了網(wǎng)絡(luò)成本。在用于多個(gè)光信道共用光放大器而顯著降低了網(wǎng)絡(luò)成本。在用DWDM系統(tǒng)構(gòu)成的光網(wǎng)絡(luò)中，可采用光線路保護(hù)技術(shù)，以提系統(tǒng)構(gòu)成的光網(wǎng)絡(luò)中，可采用光線路保護(hù)技術(shù)，以提高可靠性與可用性。高可靠性與可用性。 1550 nm 0 1551 nm 1 1552 nm 2 1553 nm 3 1554 nm 4 1555 nm 5 1556 nm 6 1557 nm 70 1550 nm 1 1551 nm 2 1552 nm 3 1553 nm 4 1554 nm 5 1555 nm 6

12、 1556 nm 7 1557 nm 8 2.5 Gb/s1310 nm20 Gb/s復(fù)用器分用器EDFA120 km 前圖中，前圖中，8 路路 2.5Gb/s 的光載波的光載波(波長(zhǎng)波長(zhǎng)1310nm)，經(jīng)光的調(diào)制后，分別將波長(zhǎng)變換到經(jīng)光的調(diào)制后，分別將波長(zhǎng)變換到15501557nm，經(jīng)光復(fù)用器后在一根光纖中傳輸，傳輸總速率可達(dá)經(jīng)光復(fù)用器后在一根光纖中傳輸，傳輸總速率可達(dá)20Gb/s，經(jīng)一段距離傳輸后光信號(hào)衰減，使用摻鉺經(jīng)一段距離傳輸后光信號(hào)衰減，使用摻鉺光纖放大器光纖放大器EDFA放大放大(這種光放大器不需光電轉(zhuǎn)換，這種光放大器不需光電轉(zhuǎn)換，能直接對(duì)光信號(hào)放大能直接對(duì)光信號(hào)放大)，兩放大器間

13、距，兩放大器間距120km，復(fù)復(fù)用器分用器間無(wú)光電轉(zhuǎn)換距離可用器分用器間無(wú)光電轉(zhuǎn)換距離可600km。若光纜中若光纜中有幾十根這樣的光纖，總數(shù)據(jù)率可達(dá)有幾十根這樣的光纖，總數(shù)據(jù)率可達(dá) Tb/s 級(jí)。級(jí)。q 頻分多路復(fù)用頻分多路復(fù)用(FDM)q 時(shí)分多路復(fù)用時(shí)分多路復(fù)用(TDM)q 波分多路復(fù)用波分多路復(fù)用(WDM)q 碼分多址碼分多址(CDMA)q 每個(gè)比特時(shí)間分成每個(gè)比特時(shí)間分成m個(gè)碼片，個(gè)碼片，每個(gè)站分配一個(gè)唯每個(gè)站分配一個(gè)唯 一的一的m比特碼片序列比特碼片序列。當(dāng)某個(gè)站欲發(fā)送。當(dāng)某個(gè)站欲發(fā)送 “1” 時(shí)，時(shí)， 它就在信道中發(fā)送它的碼片序列，當(dāng)欲發(fā)送它就在信道中發(fā)送它的碼片序列，當(dāng)欲發(fā)送“0

14、” 時(shí)，就發(fā)送它的碼片序列的反碼。時(shí)，就發(fā)送它的碼片序列的反碼。q 滿(mǎn)足條件：不同的碼片序列之間是相互正交的。滿(mǎn)足條件：不同的碼片序列之間是相互正交的。q 由于原始數(shù)字信號(hào)的頻率被擴(kuò)展，這種通信方由于原始數(shù)字信號(hào)的頻率被擴(kuò)展，這種通信方 式又叫做式又叫做擴(kuò)頻通信擴(kuò)頻通信。q 每個(gè)站被指派一個(gè)唯一的每個(gè)站被指派一個(gè)唯一的 m 位碼片序列。位碼片序列。 如發(fā)送比特如發(fā)送比特 1，則發(fā)送自己的，則發(fā)送自己的 m 位碼片序列位碼片序列 如發(fā)送比特如發(fā)送比特 0，則發(fā)送該碼片序列的二進(jìn)制，則發(fā)送該碼片序列的二進(jìn)制反碼反碼q 例如例如，S 站的站的 8 位碼片序列是位碼片序列是 00011011。 發(fā)送比特發(fā)送比特 1 時(shí)，就發(fā)送序列時(shí)，就發(fā)送序列 00011011 發(fā)送比特發(fā)送比特 0 時(shí)，就發(fā)送序列時(shí)，就發(fā)送序列 11100100q 為數(shù)學(xué)運(yùn)算方便，將為數(shù)學(xué)運(yùn)算方便，將S 站的碼片序列表示成站的碼片序列表示成 (1 1 1 +1 +1 1 +1 +1)q 設(shè)向量設(shè)向量 S 表示站表示站 S 的碼片向量，的碼片向量， T 表示站表示站T的碼的碼片向量。兩個(gè)不同站的碼片序列正交，必須片向量。兩個(gè)不同站的碼片序列正交