數據通信中多路復用技術的應用研究

摘 要 多路復用技術主要由頻分多路復用、時分多路復用、波分多路復用、碼分多路復用幾個部分組成，目前在數據通信系統中得到了較好的應用。

關鍵詞 數據通信；多路復用技術；應用

中圖分類號 TN91 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2017）187-0058-02

出于對傳輸系統利用率的考慮，越來越多的人開始關注同時攜帶若干信號，確保傳輸介質的全面有效使用，我們將其稱之為多路復用技術。本文首先概述了多路復用技術的涵義，其次闡述了數據通信中多路復用技術的應用范圍。

1 多路復用技術的涵義

在一種特定的空間范圍、標準的頻帶和已知的時間領域內采用通信信道或者鏈路進行電子信號的傳輸。實際中，如果空間、頻率、時間對于兩個或以上信號均一樣時，那么將不可避免的帶來干擾及各類沖突問題。而多路復用技術可以滿足通信信道系統中存儲大量的信號，該項技術實現了空間、頻率、時間的共享目的。在多路復用技術基礎上，若干信號不僅能夠同時享有一個信道，而且還大大提高了信道容量的利用率。

多路復用技術可以把不同的信號放置于一個群內，從而在數據通信系統中從發送端點、接收端點出發，作為獨立的整體對各信號進行及時有效處理。由于網絡通信線路對數據信息傳輸過程中會占用通信信道，因此提高通信信道的使用率，特別是數據信息遠程傳輸過程中通信信道的高效利用更為關鍵。

倘若一條通信線路只能為一路信號提供服務，那么此路信號就需要承擔起整個通信線路的費用，成本壓力巨大，而其他用戶也會因為無法利用通信線路實現不了自身的需求。針對這一情況，應充分考慮在一條通信線路上同時進行各路信號的傳輸，以此節約成本，滿足其他用戶的實際需求，進而實現預期的經濟效益目標。在一條物理通信線路上構建若干條邏輯通信信道，對各路信號同時進行傳輸，這就是多路復用技術。

2 數據通信中多路復用技術的應用范圍

2.1 頻分多路復用

相較于一路信號傳輸使用的帶寬，數據通信系統的信道提供的帶寬更寬。所以一條信道如果只對一路信號進行傳輸過于浪費。要想提高信道的帶寬利用率，就必須使用頻分多路復用技術。所謂頻分多路復用，指的是在發送端通過頻率各異的載波優化調制各路信號的頻譜，使其形成各種頻段，從而達到多路復用的目的。頻分多路復用上的各路信號在頻率中不會發生重疊現象，將各路信號積聚起來置于一條信道中及時高效傳輸，當信號進入接收端后利用中心頻率內各種帶通濾波器對各信號進行分離。

2.2 時分多路復用

時分多路復用主要是基于抽樣定理而形成起來的一種技術。抽樣定理明確強調，在條件允許的情況下，可通過時間上離散的抽樣脈沖值來替代時間連續的模擬信號。所以當抽樣脈沖占據的時間較少時，抽樣脈沖間就有了一定的時間空隙，通過該空隙就能夠對其他各類信號的抽樣值進行有效傳輸。時分多路復用技術主要是針對若干路信號的抽樣值在時間上占據的時隙情況，從而實現在一條信道中對各路信號的順利傳輸。時分多路復用技術的優勢在于：

1）時分復用多路信號無論是其合路還是其分路均以數字化電路形式為主，不僅操作簡便，而且可靠性高。

2）由于信道內的非線性在頻分復用系統中存在交調真實度低及諧波頻繁情況，導致各路信號相互干擾，所以頻分復用特別注重信道的非線性的真實可靠性。而時分復用系統對非線性的真實度要求不高。

2.3 波分多路復用

所謂光通信主要是利用光來運載信號實施傳輸。在光通信領域中一般根據波長進行命名，所以從本質角度上看，波分復用技術就相當于頻分復用技術。波分復用實現了一根光纖上諸多波長的運行，把一根光纖變為許多根的“虛擬”纖，針對各種波長配備相適應的虛擬纖，進而使光纖能夠傳輸大量的信號。由于波分復用技術具有經濟合理性、效率高的優勢特征，因此對光纖通信網絡的擴容提供了重要幫助。波分復用技術涉及了以下復用方式：波長為1 310nm與1 550nm的波分復用、粗波分復用、密集波分復用。

波長為1 310nm與1 550nm的波分復用顯然以一個1 310nm與1 550nm的窗口波長為主，通過使用波分復用技術在一根光纖上完成雙窗口傳輸，這是波分復用系統最開始的應用狀況。

粗波分復用目前已廣泛應用于城域網領域中。粗波分復用強調1 200nm至1 700nm的寬窗口，現階段常見于1 550nm的波長中，關于在1310nm波長中使用的波分復用器目前已進入研發階段。粗波分復用（主要是大波長間的距離）器相鄰信道之間的距離通常為20nm，其常見于4波或者8波的波長數量，16波為極限。如果復用的信道數在16或更低的情況下，由于粗波分復用系統內存在DFB激光器，所以其省略了冷卻這一環節，不僅節約了成本，降低了功耗，而且設備尺寸標準，受到了業界的高度重視。粗波分復用不用配備成本高的密集波分復用器與光纖放大器，只要將成本低廉的激光收發器作為中繼即可，所以成本費用大幅減少。

密集波分復用能夠應對8至160個波長，同時在密集波分復用技術的快速發展下，其將會有更長的分波波數上限值，相互間的距離通常在1.6nm，受到了遠距離傳輸系統的青睞。整個密集波分復用系統均少不了色散補償技術的支持。對于16波密集波分復用系統，通常以常規色散補償光纖來給予一定的補償，對于40波密集波分復用系統，應注重通過色散斜率補償光纖來完成相應的補償。密集波分復用技術能夠實現在一根光纖上傳輸400Gbit/s的數據流量，經過長期不斷的發展，每秒太位的傳輸速率將會逐步實現。

2.4 碼分多路復用

利用碼分復用技術，頻譜中與時間中的若干路信號碼元均處于混疊狀態，但代表若干路信號的碼字處于正交狀態。碼分復用通過緊密聯系不同的多址技術形成了諸多的接入技術，涵蓋了無線接入與有線接入。譬如，在多址蜂窩系統領域內按信道了解各通信對象，一個信道僅對一個用戶的通話提供保障，大量同時進行通話的用戶，相互通過信道進行細致區分，我們稱這一現象為多址。移動通信系統強調若干信道同時進行工作，覆蓋面較廣。

基于移動通信系統內的電波領域，實現用戶間的無線信道連接，也就是我們所說的無線多址接入技術。此外，碼分復用還涉及了以下方式：碼分多址、頻分多址、時分多址、同步碼分多址。中國第一代移動通信系統主要以頻分多址的模擬蜂窩系統為主；第二代移動通信系統主要以時分多址的數字蜂窩系統為主；第三代移動通信系統主要碼分多址技術為主，其能夠使代表廣大用戶的偽隨機碼同步到達基站，正是因為各偽隨機碼間是同步進行的，不僅避免了碼間干擾現象，而且還進一步增大了系統容量。

3 結論

綜上所述可知，為了保證傳輸系統的高利率，越來越多的人提出通過對各類信號的同時傳輸來實現傳輸介質的實效性，即多路復用技術。在多路復用技術背景下，實現了一個信道中各類信息的同時傳輸，信息傳輸容量增大，并且把所有關聯信息納入一個群內，通過系統這一信號進行信息處理。由于多路復用技術具有安裝簡便、成本低、可靠性高、方便檢修等優勢，目前已在多個行業領域中得到廣泛應用。

參考文獻

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作者簡介：陳利軍，中國通信建設集團設計院有限公司第四分公司。