什么是多路复用?

复用是一种用于在单个介质上合并并发送多个数据流的技术。组合数据流的过程称为多路复用，用于复用的硬件称为多路复用器。

通过使用称为多路复用器(MUX)的设备来实现多路复用，该设备将n条输入线组合在一起以生成一条输出线。多路复用遵循多对一，即n条输入线和一条输出线。

通过使用在接收端可用的称为多路分解器(DEMUX)的设备来实现多路分解。 DEMUX将信号分离为其分量信号(一个输入和n个输出)。因此，可以说解复用遵循一对多方法。

为什么要多路复用?

• 传输介质用于将信号从发送方发送到接收方。介质一次只能有一个信号。
• 如果有多个信号共享一个媒体，则必须以一种方式对媒体进行划分，以使每个信号都获得可用带宽的一部分。例如：如果有10个信号，介质的带宽为100个单位，则每个信号共享10个单位。
• 当多个信号共享公共介质时，可能会发生冲突。复用概念用于避免这种冲突。
• 传输服务非常昂贵。

复用历史

• 多路复用技术已广泛用于电信中，其中多个电话呼叫通过一条电线进行。
• 多路复用起源于1870年代初期的电报，现在已广泛用于通信中。
• George Owen Squier在1910年开发了电话载波多路复用。

复用概念

• “ n”个输入线通过多路复用器传输，并且多路复用器组合信号以形成复合信号。
• 复合信号通过解复用器，解复用器将信号分离为分量信号，并将其传输到各自的目的地。

复用的优点：

• 可以通过单个介质发送多个信号。
• 可以有效地利用介质的带宽。

复用技术

复用技术可以分类为：

频分复用(FDM)

• 这是一种模拟技术。
• 频分复用是一种技术，其中将单个传输介质的可用带宽细分为几个通道。

• 在上图中，将单个传输介质细分为几个频道，每个频道分配给不同的设备。设备1的频道范围为1到5。
• 通过使用调制技术将输入信号转换为频带，然后通过多路复用器将它们组合以形成复合信号。
• FDM的主要目的是将可用带宽细分为不同的频率信道，并将其分配给不同的设备。
• 使用调制技术，输入信号被传输到频带中，然后合并以形成复合信号。
• 用于调制信号的载波被称为子载波。它们表示为f1，f2..fn。
• FDM主要用于无线电广播和电视网络。

FDM的优势：

• FDM用于模拟信号。
• FDM过程非常简单，易于调制。
• 可以同时通过FDM发送大量信号。
• 它不需要在发送方和接收方之间进行任何同步。

FDM的缺点：

• 仅当需要低速通道时才使用FDM技术。
• 它遭受串扰的问题。
• 需要大量的调制器。
• 它需要一个高带宽信道。

FDM的应用：

• FDM通常用于电视网络。
• 它用于FM和AM广播。每个FM广播电台具有不同的频率，它们被多路复用以形成复合信号。多路复用信号在空中传输。

波分复用(WDM)

• 波分复用与FDM相同，只是光信号通过光纤电缆传输。
• WDM用于光纤以增加单根光纤的容量。
• 它用于利用光缆的高数据速率能力。
• 这是一种模拟复用技术。
• 来自不同源的光信号在多路复用器的帮助下合并在一起，形成更宽的光带。
• 在接收端，多路分解器分离信号以将其发送到各自的目的地。
• 复用和解复用可以通过使用棱镜来实现。
• 棱镜可以通过组合各种光信号以形成复合信号来发挥多路复用器的作用，并且复合信号通过光缆传输。
• 棱镜还执行反向操作，即对信号进行多路分解。

时分复用

• 这是一种数字技术。
• 在频分复用技术中，所有信号均以不同的频率同时工作，但在时分复用技术中，所有信号均以相同的频率不同时间工作。
• 在时分复用技术中，通道中可用的总时间在不同用户之间分配。因此，为每个用户分配了不同的时间间隔，该时间间隔称为发送者要在其上发送数据的时隙。
• 用户在固定的时间段内控制通道。
• 在时分复用技术中，数据不是同时发送，而是数据被一对一发送。
• 在TDM中，信号以帧的形式传输。帧包含一个时隙周期，其中每个帧包含一个或多个专用于每个用户的时隙。
• 它可以用于复用数字和模拟信号，但主要用于复用数字信号。

TDM有两种类型：

• 同步TDM
• 异步TDM

同步TDM

• 同步TDM是一种将时隙预先分配给每个设备的技术。
• 在同步TDM中，给每个设备分配一些时隙，而与设备是否包含数据无关。
• 如果设备没有任何数据，则插槽将保持为空。
• 在同步TDM中，信号以帧的形式发送。时隙以帧的形式组织。如果设备没有特定时隙的数据，则将发送空时隙。
• 最受欢迎的同步TDM是T-1多路复用，ISDN多路复用和SONET多路复用。
• 如果有n个设备，则有n个插槽。

同步TDM的概念

在上图中，实现了同步TDM技术。每个设备分配有一些时隙。无论发送方是否有要发送的数据，都将发送时隙。

同步TDM的缺点：

• 信道的容量未被充分利用，因为还发送了没有数据的空时隙。在上图中，第一个框架已完全填充，但在最后两个框架中，某些插槽为空。因此，可以说信道的容量没有得到有效利用。
• 传输介质的速度应大于输入线路的总速度。同步TDM的另一种方法是异步时分复用。

异步TDM

• 异步TDM也称为统计TDM。
• 异步TDM是一种不像同步TDM那样固定时隙的技术。时隙仅分配给那些要发送数据的设备。因此，可以说异步时分多路复用器仅传输活动工作站中的数据。
• 异步TDM技术将时隙动态分配给设备。
• 在异步TDM中，输入线的总速度可能大于通道的容量。
• 异步时分多路复用器接受传入的数据流，并创建一个仅包含没有空插槽的数据的帧。
• 在异步TDM中，每个插槽都包含一个地址部分，用于标识数据源。

• 异步TDM和同步TDM之间的区别在于，同步TDM中的许多时隙未得到利用，但是在异步TDM中，时隙得到了充分利用。这导致更短的传输时间和信道容量的有效利用。
• 在同步TDM中，如果有n个发送设备，则有n个时隙。在异步TDM中，如果有n个发送设备，则存在m个时隙，其中m小于n( m )。
• 一帧中的插槽数取决于对输入线数的统计分析。