提高信道傳輸效率 漫談各種復用技術(shù)
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1.頻分復用
頻分復用（FDM，Frequency Division Multiplexing）就是將用于傳輸信道的總帶寬劃分成若干個(gè)子頻帶（或稱(chēng)子信道），每一個(gè)子信道傳輸1路信號。頻分復用要求總頻率寬度大于各個(gè)子信道頻率之和，同時(shí)為了保證各子信道中所傳輸的信號互不干擾，應在各子信道之間設立隔離帶，這樣就保證了各路信號互不干擾（條件之一）。頻分復用技術(shù)的特點(diǎn)是所有子信道傳輸的信號以并行的方式工作，每一路信號傳輸時(shí)可不考慮傳輸時(shí)延，因而頻分復用技術(shù)取得了非常廣泛的應用。頻分復用技術(shù)除傳統意義上的頻分復用（FDM）外，還有一種是正交頻分復用（OFDM）。
1.1傳統的頻分復用
傳統的頻分復用典型的應用莫過(guò)于廣電HFC網(wǎng)絡(luò )電視信號的傳輸了，不管是模擬電視信號還是數字電視信號都是如此，因為對于數字電視信號而言，盡管在每一個(gè)頻道（8 MHz）以?xún)仁菚r(shí)分復用傳輸的，但各個(gè)頻道之間仍然是以頻分復用的方式傳輸的。
1.2正交頻分復用
OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）實(shí)際是一種多載波數字調制技術(shù)。OFDM全部載波頻率有相等的頻率間隔，它們是一個(gè)基本振蕩頻率的整數倍，正交指各個(gè)載波的信號頻譜是正交的。
OFDM系統比FDM系統要求的帶寬要小得多。由于OFDM使用無(wú)干擾正交載波技術(shù)，單個(gè)載波間無(wú)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(shù)可動(dòng)態(tài)分配在子信道中的數據，為獲得最大的數據吞吐量，多載波調制器可以智能地分配更多的數據到噪聲小的子信道上。目前OFDM技術(shù)已被廣泛應用于廣播式的音頻和視頻領(lǐng)域以及民用通信系統中，主要的應用包括：非對稱(chēng)的數字用戶(hù)環(huán)線(xiàn)（ADSL）、數字視頻廣播（DVB）、高清晰度電視（HDTV）、無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)（WLAN）和第4代（4G）移動(dòng)通信系統等。
2.時(shí)分復用
時(shí)分復用（TDM，Time Division Multiplexing）就是將提供給整個(gè)信道傳輸信息的時(shí)間劃分成若干時(shí)間片（簡(jiǎn)稱(chēng)時(shí)隙），并將這些時(shí)隙分配給每一個(gè)信號源使用，每一路信號在自己的時(shí)隙內獨占信道進(jìn)行數據傳輸。時(shí)分復用技術(shù)的特點(diǎn)是時(shí)隙事先規劃分配好且固定不變，所以有時(shí)也叫同步時(shí)分復用。其優(yōu)點(diǎn)是時(shí)隙分配固定，便于調節控制，適于數字信息的傳輸；缺點(diǎn)是當某信號源沒(méi)有數據傳輸時(shí)，它所對應的信道會(huì )出現空閑，而其他繁忙的信道無(wú)法占用這個(gè)空閑的信道，因此會(huì )降低線(xiàn)路的利用率。時(shí)分復用技術(shù)與頻分復用技術(shù)一樣，有著(zhù)非常廣泛的應用，電話(huà)就是其中最經(jīng)典的例子，此外時(shí)分復用技術(shù)在廣電也同樣取得了廣泛地應用，如SDH，ATM，IP和HFC網(wǎng)絡(luò )中CM與CMTS的通信都是利用了時(shí)分復用的技術(shù)。
3.波分復用
光通信是由光來(lái)運載信號進(jìn)行傳輸的方式。在光通信領(lǐng)域，人們習慣按波長(cháng)而不是按頻率來(lái)命名。因此，所謂的波分復用（WDM，Wavelength Division Multiplexing）其本質(zhì)上也是頻分復用而已。WDM是在1根光纖上承載多個(gè)波長(cháng)（信道）系統，將1根光纖轉換為多條“虛擬”纖，當然每條虛擬纖獨立工作在不同波長(cháng)上，這樣極大地提高了光纖的傳輸容量。由于WDM系統技術(shù)的經(jīng)濟性與有效性，使之成為當前光纖通信網(wǎng)絡(luò )擴容的主要手段。波分復用技術(shù)作為一種系統概念，通常有3種復用方式，即1 310 nm和1 550 nm波長(cháng)的波分復用、粗波分復用（CWDM，Coarse Wavelength Division Multiplexing）和密集波分復用（DWDM，Dense Wavelength Division Multiplexing）。
?。?）1 310 nm和1 550 nm波長(cháng)的波分復用
這種復用技術(shù)在20世紀70年代初時(shí)僅用兩個(gè)波長(cháng)：1 310 nm窗口一個(gè)波長(cháng)，1 550 nm窗口一個(gè)波長(cháng)，利用WDM技術(shù)實(shí)現單纖雙窗口傳輸，這是最初的波分復用的使用情況。
?。?）粗波分復用
繼在骨干網(wǎng)及長(cháng)途網(wǎng)絡(luò )中應用后，波分復用技術(shù)也開(kāi)始在城域網(wǎng)中得到使用，主要指的是粗波分復用技術(shù)。CWDM使用1 200~1 700 nm的寬窗口，目前主要應用波長(cháng)在1 550 nm的系統中，當然1 310 nm波長(cháng)的波分復用器也在研制之中。粗波分復用（大波長(cháng)間隔）器相鄰信道的間距一般≥20 nm，它的波長(cháng)數目一般為4波或8波，最多16波。當復用的信道數為16或者更少時(shí)，由于CWDM系統采用的DFB激光器不需要冷卻，在成本、功耗要求和設備尺寸方面，CWDM系統比DWDM系統更有優(yōu)勢，CWDM越來(lái)越廣泛地被業(yè)界所接受。CWDM無(wú)需選擇成本昂貴的密集波分解復用器和“光放”EDFA，只需采用便宜的多通道激光收發(fā)器作為中繼，因而成本大大下降。如今，不少廠(chǎng)家已經(jīng)能夠提供具有2~8個(gè)波長(cháng)的商用CWDM系統，它適合在地理范圍不是特別大、數據業(yè)務(wù)發(fā)展不是非?？斓某鞘惺褂?。
?。?）密集波分復用
密集波分復用技術(shù)（DWDM）可以承載8～160個(gè)波長(cháng)，而且隨著(zhù)DWDM技術(shù)的不斷發(fā)展，其分波波數的上限值仍在不斷地增長(cháng)，間隔一般≤1.6 nm，主要應用于長(cháng)距離傳輸系統。在所有的DWDM系統中都需要色散補償技術(shù)（克服多波長(cháng)系統中的非線(xiàn)性失真——四波混頻現象）。在16波DWDM系統中，一般采用常規色散補償光纖來(lái)進(jìn)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(cháng)同時(shí)進(jìn)行組合和傳輸，為了保證有效傳輸，一根光纖轉換為多根虛擬光纖。目前，采用DWDM技術(shù)，單根光纖可以傳輸的數據流量高達400 Gbit/s，隨著(zhù)廠(chǎng)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.碼分復用
碼分復用（CDM，Code Division Multiplexing）是靠不同的編碼來(lái)區分各路原始信號的一種復用方式，主要和各種多址技術(shù)結合產(chǎn)生了各種接入技術(shù)，包括無(wú)線(xiàn)和有線(xiàn)接入。例如在多址蜂窩系統中是以信道來(lái)區分通信對象的，一個(gè)信道只容納1個(gè)用戶(hù)進(jìn)行通話(huà)，許多同時(shí)通話(huà)的用戶(hù)，互相以信道來(lái)區分，這就是多址。移動(dòng)通信系統是一個(gè)多信道同時(shí)工作的系統，具有廣播和大面積覆蓋的特點(diǎn)。在移動(dòng)通信環(huán)境的電波覆蓋區內，建立用戶(hù)之間的無(wú)線(xiàn)信道連接，是無(wú)線(xiàn)多址接入方式，屬于多址接入技術(shù)。聯(lián)通CDMA（Code Division Multiple Access）就是碼分復用的一種方式，稱(chēng)為碼分多址，此外還有頻分多址（FDMA）、時(shí)分多址（TDMA）和同步碼分多址（SCDMA）。
?。?）FDMA
FDMA頻分多址采用調頻的多址技術(shù)，業(yè)務(wù)信道在不同的頻段分配給不同的用戶(hù)。FDMA適合大量連續非突發(fā)性數據的接入，單純采用FDMA作為多址接入方式已經(jīng)很少見(jiàn)。目前中國聯(lián)通、中國移動(dòng)所使用的GSM移動(dòng)電話(huà)網(wǎng)就是采用FDMA和TDMA兩種方式的結合。
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