提高信道傳輸效率 漫談各種復用技術(shù)
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?。?）TDMA時(shí)分多址
TDMA時(shí)分多址采用了時(shí)分的多址技術(shù)，將業(yè)務(wù)信道在不同的時(shí)間段分配給不同的用戶(hù)。TDMA的優(yōu)點(diǎn)是頻譜利用率高，適合支持多個(gè)突發(fā)性或低速率數據用戶(hù)的接入。除中國聯(lián)通、中國移動(dòng)所使用的GSM移動(dòng)電話(huà)網(wǎng)采用FDMA和TDMA兩種方式的結合外，廣電HFC網(wǎng)中的CM與CMTS的通信中也采用了時(shí)分多址的接入方式（基于DOCSIS1.0或1.1和Eruo DOCSIS1.0或1.1）。
?。?）CDMA碼分多址
CDMA是采用數字技術(shù)的分支——擴頻通信技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種嶄新而成熟的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，它是在FDM和TDM的基礎上發(fā)展起來(lái)的。FDM的特點(diǎn)是信道不獨占，而時(shí)間資源共享，每一子信道使用的頻帶互不重疊；TDM的特點(diǎn)是獨占時(shí)隙，而信道資源共享，每一個(gè)子信道使用的時(shí)隙不重疊；CDMA的特點(diǎn)是所有子信道在同一時(shí)間可以使用整個(gè)信道進(jìn)行數據傳輸，它在信道與時(shí)間資源上均為共享，因此，信道的效率高，系統的容量大。CDMA的技術(shù)原理是基于擴頻技術(shù)，即將需傳送的具有一定信號帶寬的信息數據用一個(gè)帶寬遠大于信號帶寬的高速偽隨機碼（PN）進(jìn)行調制，使原數據信號的帶寬被擴展，再經(jīng)載波調制并發(fā)送出去；接收端使用完全相同的偽隨機碼，與接收的帶寬信號作相關(guān)處理，把寬帶信號換成原信息數據的窄帶信號即解擴，以實(shí)現信息通信。CDMA碼分多址技術(shù)完全適合現代移動(dòng)通信網(wǎng)所要求的大容量、高質(zhì)量、綜合業(yè)務(wù)、軟切換等，正受到越來(lái)越多的運營(yíng)商和用戶(hù)的青睞。
?。?）同步碼分多址技術(shù)
同步碼分多址（SCDMA，Synchrnous Code Division Multiplexing Access）指偽隨機碼之間是同步正交的，既可以無(wú)線(xiàn)接入也可以有線(xiàn)接入，應用較廣泛。廣電HFC網(wǎng)中的CM與CMTS的通信中就用到該項技術(shù)，例如美國泰立洋公司（Terayon）和北京凱視通電纜電視寬帶接入，結合ATDM（高級時(shí)分多址）和SCDMA上行信道通信（基于DOCSIS2.0或Eruo DOCSIS2.0）。
中國第3代移動(dòng)通信系統也采用同步碼分多址技術(shù)，它意味著(zhù)代表所有用戶(hù)的偽隨機碼在到達基站時(shí)是同步的，由于偽隨機碼之間的同步正交性，可以有效地消除碼間干擾，系統容量方面將得到極大的改善，它的系統容量是其他第3代移動(dòng)通信標準的4～5倍。
5.空分復用
空分復用（SDM，Space Division Multiplexing）即多對電線(xiàn)或光纖共用1條纜的復用方式。比如5類(lèi)線(xiàn)就是4對雙絞線(xiàn)共用1條纜，還有市話(huà)電纜（幾十對）也是如此。能夠實(shí)現空分復用的前提條件是光纖或電線(xiàn)的直徑很小，可以將多條光纖或多對電線(xiàn)做在一條纜內，既節省外護套的材料又便于使用。
6.統計復用
統計復用（SDM，Statistical Division Multiplexing）有時(shí)也稱(chēng)為標記復用、統計時(shí)分多路復用或智能時(shí)分多路復用，實(shí)際上就是所謂的帶寬動(dòng)態(tài)分配。統計復用從本質(zhì)上講是異步時(shí)分復用，它能動(dòng)態(tài)地將時(shí)隙按需分配，而不采用時(shí)分復用使用的固定時(shí)隙分配的形式，根據信號源是否需要發(fā)送數據信號和信號本身對帶寬的需求情況來(lái)分配時(shí)隙，主要應用場(chǎng)合有數字電視節目復用器和分組交換網(wǎng)等，下面就以這兩種主要應用分別敘述。
6.1數字電視節目復用器
數字電視節目復用器主要完成對MPEG-2傳輸流（TS）的再復用功能，形成多節目傳送流（MPTS），用于數字電視節目的傳輸任務(wù)。所謂統計復用是指被復用的各個(gè)節目傳送的碼率不是恒定的，各個(gè)節目之間實(shí)行按圖像復雜程度分配碼率的原則。因為每個(gè)頻道（標準或增補）能傳多個(gè)節目，各個(gè)節目在同一時(shí)刻圖像復雜程度不一樣（一樣的概率很?。?，所以我們可以在同一頻道內各個(gè)節目之間按圖像復雜程度分配碼率，實(shí)現統計復用。
實(shí)現統計復用的關(guān)鍵因素：一是如何對圖像序列隨時(shí)進(jìn)行復雜程度評估，有主觀(guān)評估和客觀(guān)評估兩種方法；二是如何適時(shí)地進(jìn)行視頻業(yè)務(wù)的帶寬動(dòng)態(tài)分配。使用統計復用技術(shù)可以提高壓縮效率，改進(jìn)圖像質(zhì)量，便于在1個(gè)頻道中傳輸多套節目，節約傳輸成本。
6.2分組交換網(wǎng)
分組交換網(wǎng)是繼電路交換網(wǎng)和報文交換網(wǎng)之后的一種新型交換網(wǎng)絡(luò )，它主要用于數據通信，如X.25，幀中繼，DPT，SDH，GE和ATM都是分組交換的例子。分組交換是一種存儲轉發(fā)的交換方式，它將用戶(hù)的報文劃分成一定長(cháng)度的分組（可以定長(cháng)和不定長(cháng)），以分組為存儲轉發(fā)。因此，它比電路交換的利用率高，比報文交換的時(shí)延小，具有實(shí)時(shí)通信的能力。分組交換利用統計時(shí)分復用原理，將1條數據鏈路復用成多個(gè)邏輯信道，最終構成1條主叫、被叫用戶(hù)之間的信息傳送通路，稱(chēng)之為虛電路（即VC，兩個(gè)用戶(hù)終端設備在開(kāi)始互相發(fā)送和接收數據之前需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò )建立邏輯上的連接），實(shí)現數據的分組傳送。分組交換網(wǎng)中有的支持統計復用，有的不支持統計復用，例如SDH就不支持統計復用，其帶寬是固定不變的，支持統計復用技術(shù)的主要有幀中繼、ATM和IP，下面作分別介紹。
?。?）幀中繼
幀中繼是在X.25分組交換技術(shù)基礎上發(fā)展起來(lái)的一種快速分組交換傳輸技術(shù)，用戶(hù)信息以幀（可變長(cháng)）為單位進(jìn)行傳輸，并對用戶(hù)信息流進(jìn)行統計復用。
?。?）ATM
ATM支持面向連接（非物理的邏輯連接）的業(yè)務(wù)，具有很大的靈活性，可按照多媒體業(yè)務(wù)實(shí)際需要動(dòng)態(tài)分配通信資源，對于特定業(yè)務(wù)，傳送速率隨信息到達的速率而變化，因此，ATM具有統計復用的能力，能夠適應任何類(lèi)型的業(yè)務(wù)。
?。?）DPT
DPT（Dynamic Packet Transport）是Sisco公司獨創(chuàng )的新一代優(yōu)化動(dòng)態(tài)分組的傳輸技術(shù)，吸收了SDH的優(yōu)點(diǎn)而克服其缺點(diǎn)，將IP路由技術(shù)對寬帶的高效利用以及豐富的業(yè)務(wù)融合能力，和光纖環(huán)路的高帶寬及可靠的自愈功能緊密結合，由于所有節點(diǎn)都具有公平機制且支持帶寬統計復用，可成倍提高網(wǎng)絡(luò )可用帶寬。
?。?）吉位以太網(wǎng)
GE（Gigabit Ethernet）是以太網(wǎng)技術(shù)的延伸，是第3代以太網(wǎng)，它主要處理數據業(yè)務(wù)，是目前廣電寬帶城域骨干網(wǎng)采用的主流技術(shù)。以太網(wǎng)交換機端口（RJ45）所帶的用戶(hù)信道使用率通常是不相同的，經(jīng)常會(huì )出現有的信道很忙，有的信道處于空閑狀態(tài)，即便是以太網(wǎng)交換機所有的端口都處于通信狀態(tài)下，還會(huì )涉及到帶寬的不同需求問(wèn)題，而數據交換的特性在于突發(fā)性，只有通過(guò)統計復用，即帶寬動(dòng)態(tài)分配才能降低忙閑不一的現象，從而最大限度地利用網(wǎng)絡(luò )帶寬。
7.字節間插復用
在SDH（Synchronous Digital Hierarchy）中復用是指將低階通道層信號適配進(jìn)高階通道，或將多個(gè)高階通道層信號適配進(jìn)復用段的過(guò)程。我們知道SDH復用有標準化的復用結構，但每個(gè)國家或地區僅有一種復用路線(xiàn)圖，由硬件和軟件結合來(lái)實(shí)現，靈活方便。而字節間插復用（BIDM，Byte Intertexture Division Multiplexing）是SDH中低級別的同步傳送模塊（STM, Synchronous Transport Module）向高級別同步傳送模塊復用的一種方式，高級別的STM是低級別STM的4倍。如圖1所示的4個(gè)STM-1字節間插復用進(jìn)STM-4的示意圖，當然4個(gè)STM-4字節間插復用進(jìn)STM-16也一樣，其余等級的同步傳送模塊以此類(lèi)推。這里的字節間插是指有規律地分別從4個(gè)STM-1中抽出1個(gè)字節放進(jìn)STM-4中。進(jìn)行字節間插復用，一是體現了SDH同步復用的設計思想；二是由AU-PTR（管理單元指針）的值，再通過(guò)字節間插的規律性，就可以定位低速信號在高速信號中的位置，使低速信號可以方便地分出或插入高速信號，這也是SDH與PDH相比較的優(yōu)勢之一，由于PDH低速信號在高速信號中位置的無(wú)規律性，從而高速信號插/分低速信號要一級一級進(jìn)行復用/解復用，因為復用/解復用會(huì )增加信號的損傷，不利于大容量傳輸。
8.極化波復用
極化波復用（Polarization Wavelength Division Multiplexing）是衛星系統中采用的復用技術(shù)，即一個(gè)饋源能同時(shí)接收兩種極化方式的波束，如垂直極化和水平極化，左旋圓極化和右旋圓極化。衛星系統中通常采用兩種辦法來(lái)實(shí)現頻率復用：一種是同一頻帶采用不同極化，如垂直極化和水平極化，左旋圓極化和右旋圓極化等；另一種是不同波束內重復使用同一頻帶，此辦法廣泛使用于多波束系統中。
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