電腦網路學習筆記——物理層（2）__網路與通訊

通道複用技術

複用是通訊技術中的基本概念，如下圖所示，如果在發送端使用一個複用器，就可以讓大家合起來使用一個共用通道進行通訊。在接收端再使用分用器，把合起來傳輸的資訊分別送到相應的終點。

在進行通訊時，複用器總是和分用器成對使用的。在複用器和分用器之間是使用者共用的高速通道，分用器的作用和度勇氣相反，它把高速通道傳送過來的資料進行分用，然後交到相應的使用者。

1、頻分複用FDM（Frenquency Division Multiplexing）

頻分複用的所有使用者在同樣的時間佔用不同的頻寬資源（這裡的頻寬是指頻率頻寬而不是資料的發送速率）。

在使用頻分複用時，若每一個使用者佔用的頻寬不變，則當複用的使用者增加時，複用後的通道的總頻寬就跟著變寬。

2、時分複用TDM（Time Division Multiplexing)

時分複用是將時間劃分為一段段等長的時分複用幀（TDM幀），每一個時分複用的使用者在在每一個TDM幀中佔用固定序號的時隙。每一個使用者所佔用的時隙是周期性地出現(其周期是TDM幀的長度）。時分複用的使用者是在不同的時間佔用同樣的頻頻寬度。時分複用更有利於數字訊號的傳輸。

當某使用者暫時無資料發送時，在時分複用幀中分配給該使用者的時隙只能處於空閑狀態，其他使用者即使一直有資料要發送，也不能使用這些閒置時隙。這就導致複用後的通道利用率不高。

3、統計時分複用STDM（Statistic TDM)

它是一種改進的時分複用，它能明顯的提高通道的利用率。集中器常使用這種統計時分複用。下圖是統計時分複用的原理圖，一個使用統計時分複用的集中器串連4個低速使用者，然後將他們的資料集中起開通過高速線路發送到一個遠地電腦。

各使用者有了資料就隨時發往集中器的輸入緩衝，然後集中器即按順序依次掃描輸入緩衝，把緩衝中的輸入資料放入STDM幀中。當一個幀的資料放滿了就發送出去。STDM幀是是按需動態分配間隙。因此統計時分複用又稱為非同步時分複用，因為某一使用者所佔用的時隙並不是周期性出現的。注意：集中器能夠正常工作的前提是假定各使用者都是間歇地工作。

時分複用可能會造成線路資源的浪費········

智能複用器能提供對整個報文的儲存轉寄能力，通過排隊方式使各使用者更合理的共用通道。TDM幀和STDM幀都是物理層傳送的位元流中所劃分的幀，這種幀和以後將要討論的資料連結層的”幀“是不一樣的，不可弄混。

3、波分複用WDM（Wavelength Division Multiplexing）

波分複用就是光的頻分複用。由於光載波的頻率很高，因此習慣上用波長而不用頻率來表示多使用的光載波，這樣就使用了波分複用這一名詞。

現在已經能做到在一根光纖上複用幾十路或更多路的光載波訊號，於是就使用了密集波分複用DWDM這一名詞。

光訊號在傳播一段距離後就會衰減，因此對衰減了的光訊號必須進行放大才能繼續傳輸。現在有了很好的摻鉺光纖放大器EDFA，它是一種光放大器，能直接對光訊號進行放大，不用將光訊號轉換為電訊號進行放大後再轉換為光訊號。圖中在傳播線路中放置的就是EDFA。

在地下鋪設光纜是耗資很大的工程。因此人們總是在一根光纜中放入儘可能多的光纖，然後對每一根光纖使用密集波分複用技術。

4、碼分複用CDM(Code Division Multiplexing）

碼分複用是另一種共用通道的方法，實際上人們更常用的名詞是碼分多址CDMA。每一個使用者可以在同樣的時間使用同樣的頻帶進行通訊，由於各使用者使用經過特殊挑選的不同碼型，因此各使用者不會造成幹擾（每個使用者指派的碼片序列不僅必須各不相同，而且還必須相互正交，即內積為0，一個碼片向量與自己規格化內積為1，與自己碼片反碼的向量的規格化內積為-1）。

假設有一個X站要接受S站發送的資料，X站必須知道S站所特有的碼片序列。X站使用S的碼片向量與接受到的未知訊號進行求內積的運算。X站接收到的訊號是各個站發送的碼片序列之和，將他們與S的碼片向量求內積，就可以只剩下S站發送的訊號。當S站發送1時，計算內積結果是1，當S站發送的是0時，內積結果是-1（如果發送的是位元0，則發送的是該碼片序列的二進位反碼）。

ps:圖片是自己從書本上拍的，比較粗糙，只是用於方便理解。