10/15/2010，（轉(zhuǎn)載自“螢火中國”博客），在數(shù)據(jù)通信中，復用技術的使用極大地提高了信道的傳輸效率，取得了廣泛地應用。多路復用技術就是在發(fā)送端將多路信號進行組合(如廣電前端使用的混合器)，然后在一條專用的物理信道上實現(xiàn)傳輸，接收端再將復合信號分離出來。多路復用技術主要分為兩大類：頻分多路復用(簡稱頻分復用)和時分多路復用(簡稱時分復用)，波分復用和統(tǒng)計復用本質(zhì)上也屬于這兩種復用技術。另外還有一 些其他的復用技術，如碼分復用、極化波復用和空分復用等。

　　1頻分復用

　　頻分復用(FDM，F(xiàn)requency Division Multiplexing)就是將用于傳輸信道的總帶寬劃分成若干個子頻帶(或稱子信道)，每一個子信道傳輸1路信號。頻分復用要求總頻率寬度大于各個子信道頻率之和，同時為了保證各子信道中所傳輸?shù)男盘柣ゲ桓蓴_，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)。頻分復用技術的特點是所有子信道傳輸?shù)男盘栆圆⑿械姆绞焦ぷ�，每一路信號傳輸時可不考慮傳輸時延，因而頻分復用技術取得了非常廣泛的應用。頻分復用技術除傳統(tǒng)意義上的頻分復用(FDM)外，還有一種是正交頻分復用(OFDM)。http://hi.baidu.com/yhcwlhl/home

　　1.1傳統(tǒng)的頻分復用

　　傳統(tǒng)的頻分復用典型的應用莫過于廣電HFC網(wǎng)絡電視信號的傳輸了，不管是模擬電視信號還是數(shù)字電視信號都是如此，因為對于數(shù)字電視信號而言，盡管在每一個頻道(8 MHz)以內(nèi)是時分復用傳輸?shù)�，但各個頻道之間仍然是以頻分復用的方式傳輸?shù)摹?

　　1.2正交頻分復用

　　OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)實際是一種多載波數(shù)字調(diào)制技術。OFDM全部載波頻率有相等的頻率間隔，它們是一個基本振蕩頻率的整數(shù)倍，正交指各個載波的信號頻譜是正交的。

　　OFDM系統(tǒng)比FDM系統(tǒng)要求的帶寬要小得多。由于OFDM使用無干擾正交載波技術，單個載波間無需保護頻帶，這樣使得可用頻譜的使用效率更高。另外，OFDM技術可動態(tài)分配在子信道中的數(shù)據(jù)，為獲得最大的數(shù)據(jù)吞吐量，多載波調(diào)制器可以智能地分配更多的數(shù)據(jù)到噪聲小的子信道上。目前OFDM技術已被廣泛應用于廣播式的音頻和視頻領域以及民用通信系統(tǒng)中，主要的應用包括：非對稱的數(shù)字用戶環(huán)線(ADSL)、數(shù)字視頻廣播(DVB)、高清晰度電視(HDTV)、無線局域網(wǎng)(WLAN)和第4代(4G)移動通信系統(tǒng)等。

　　2時分復用

　　時分復用(TDM，Time Division Multiplexing)就是將提供給整個信道傳輸信息的時間劃分成若干時間片(簡稱時隙)，并將這些時隙分配給每一個信號源使用，每一路信號在自己的時隙內(nèi)獨占信道進行數(shù)據(jù)傳輸。時分復用技術的特點是時隙事先規(guī)劃分配好且固定不變，所以有時也叫同步時分復用。其優(yōu)點是時隙分配固定，便于調(diào)節(jié)控制，適于數(shù)字信息的傳輸；缺點是當某信號源沒有數(shù)據(jù)傳輸時，它所對應的信道會出現(xiàn)空閑，而其他繁忙的信道無法占用這個空閑的信道，因此會降低線路的利用率。時分復用技術與頻分復用技術一樣，有著非常廣泛的應用，電話就是其中最經(jīng)典的例子，此外時分復用技術在廣電也同樣取得了廣泛地應用，如SDH，ATM，IP和HFC網(wǎng)絡中CM與CMTS的通信都是利用了時分復用的技術。

　　3波分復用

　　光通信是由光來運載信號進行傳輸?shù)姆绞健Ｔ诠馔ㄐ蓬I域，人們習慣按波長而不是按頻率來命名。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根光纖上承載多個波長(信道)系統(tǒng)，將1根光纖轉(zhuǎn)換為多條“虛擬”纖，當然每條虛擬纖獨立工作在不同波長上，這樣極大地提高了光纖的傳輸容量。由于WDM系統(tǒng)技術的經(jīng)濟性與有效性，使之成為當前光纖通信網(wǎng)絡擴容的主要手段。波分復用技術作為一種系統(tǒng)概念，通常有3種復用方式，即1 310 nm和1 550 nm波長的波分復用、粗波分復用(CWDM，Coarse Wavelength Division Multiplexing)和密集波分復用(DWDM，Dense Wavelength Division Multiplexing)。

　　(1)1 310 nm和1 550 nm波長的波分復用

　　這種復用技術在20世紀70年代初時僅用兩個波長：1 310 nm窗口一個波長，1 550 nm窗口一個波長，利用WDM技術實現(xiàn)單纖雙窗口傳輸，這是最初的波分復用的使用情況。

　　(2)粗波分復用

　　繼在骨干網(wǎng)及長途網(wǎng)絡中應用后，波分復用技術也開始在城域網(wǎng)中得到使用，主要指的是粗波分復用技術。CWDM使用1 200~1 700 nm的寬窗口，目前主要應用波長在1 550 nm的系統(tǒng)中，當然1 310 nm波長的波分復用器也在研制之中。粗波分復用(大波長間隔)器相鄰信道的間距一般≥20 nm，它的波長數(shù)目一般為4波或8波，最多16波。當復用的信道數(shù)為16或者更少時，由于CWDM系統(tǒng)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(tǒng)比DWDM系統(tǒng)更有優(yōu)勢，CWDM越來越廣泛地被業(yè)界所接受。CWDM無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，不少廠家已經(jīng)能夠提供具有2~8個波長的商用CWDM系統(tǒng)，它適合在地理范圍不是特別大、數(shù)據(jù)業(yè)務發(fā)展不是非�？斓某鞘惺褂�。

　　(3)密集波分復用

　　密集波分復用技術(DWDM)可以承載8～160個波長，而且隨著DWDM技術的不斷發(fā)展，其分波波數(shù)的上限值仍在不斷地增長，間隔一般≤1.6 nm，主要應用于長距離傳輸系統(tǒng)。在所有的DWDM系統(tǒng)中都需要色散補償技術(克服多波長系統(tǒng)中的非線性失真——四波混頻現(xiàn)象)。在16波DWDM系統(tǒng)中，一般采用常規(guī)色散補償光纖來進行補償，而在40波DWDM系統(tǒng)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同時進行組合和傳輸，為了保證有效傳輸，一根光纖轉(zhuǎn)換為多根虛擬光纖。目前，采用DWDM技術，單根光纖可以傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流量高達400 Gbit/s，隨著廠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)是靠不同的編碼來區(qū)分各路原始信號的一種復用方式，主要和各種多址技術結合產(chǎn)生了各種接入技術，包括無線和有線接入。例如在多址蜂窩系統(tǒng)中是以信道來區(qū)分通信對象的，一個信道只容納1個用戶進行通話，許多同時通話的用戶，互相以信道來區(qū)分，這就是多址。移動通信系統(tǒng)是一個多信道同時工作的系統(tǒng)，具有廣播和大面積覆蓋的特點。在移動通信環(huán)境的電波覆蓋區(qū)內(nèi)，建立用戶之間的無線信道連接，是無線多址接入方式，屬于多址接入技術。聯(lián)通CDMA(Code Division Multiple Access)就是碼分復用的一種方式，稱為碼分多址，此外還有頻分多址(FDMA)、時分多址(TDMA)和同步碼分多址(SCDMA)。

　　(1)FDMA

　　FDMA頻分多址采用調(diào)頻的多址技術，業(yè)務信道在不同的頻段分配給不同的用戶。FDMA適合大量連續(xù)非突發(fā)性數(shù)據(jù)的接入，單純采用FDMA作為多址接入方式已經(jīng)很少見。目前中國聯(lián)通、中國移動所使用的GSM移動電話網(wǎng)就是采用FDMA和TDMA兩種方式的結合。

　　(2)TDMA時分多址

　　TDMA時分多址采用了時分的多址技術，將業(yè)務信道在不同的時間段分配給不同的用戶。TDMA的優(yōu)點是頻譜利用率高，適合支持多個突發(fā)性或低速率數(shù)據(jù)用戶的接入。除中國聯(lián)通、中國移動所使用的GSM移動電話網(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分多址的接入方式(基于DOCSIS1.0或1.1和Eruo DOCSIS1.0或1.1)。

　　(3)CDMA碼分多址

　　CDMA是采用數(shù)字技術的分支——擴頻通信技術發(fā)展起來的一種嶄新而成熟的無線通信技術，它是在FDM和TDM的基礎上發(fā)展起來的。FDM的特點是信道不獨占，而時間資源共享，每一子信道使用的頻帶互不重疊；TDM的特點是獨占時隙，而信道資源共享，每一個子信道使用的時隙不重疊；CDMA的特點是所有子信道在同一時間可以使用整個信道進行數(shù)據(jù)傳輸，它在信道與時間資源上均為共享，因此，信道的效率高，系統(tǒng)的容量大。CDMA的技術原理是基于擴頻技術，即將需傳送的具有一定信號帶寬的信息數(shù)據(jù)用一個帶寬遠大于信號帶寬的高速偽隨機碼(PN)進行調(diào)制，使原數(shù)據(jù)信號的帶寬被擴展，再經(jīng)載波調(diào)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處理，把寬帶信號換成原信息數(shù)據(jù)的窄帶信號即解擴，以實現(xiàn)信息通信。CDMA碼分多址技術完全適合現(xiàn)代移動通信網(wǎng)所要求的大容量、高質(zhì)量、綜合業(yè)務、軟切換等，正受到越來越多的運營商和用戶的青睞。

　　(4)同步碼分多址技術

　　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，既可以無線接入也可以有線接入，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，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代移動通信系統(tǒng)也采用同步碼分多址技術，它意味著代表所有用戶的偽隨機碼在到達基站時是同步的，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(tǒng)容量方面將得到極大的改善，它的系統(tǒng)容量是其他第3代移動通信標準的4～5倍。

5空分復用

　　空分復用(SDM，Space Division Multiplexing)即多對電線或光纖共用1條纜的復用方式。比如5類線就是4對雙絞線共用1條纜，還有市話電纜(幾十對)也是如此。能夠?qū)崿F(xiàn)空分復用的前提條件是光纖或電線的直徑很小，可以將多條光纖或多對電線做在一條纜內(nèi)，既節(jié)省外護套的材料又便于使用。

　　6統(tǒng)計復用

　　統(tǒng)計復用(SDM，Statistical Division Multiplexing)有時也稱為標記復用、統(tǒng)計時分多路復用或智能時分多路復用，實際上就是所謂的帶寬動態(tài)分配。統(tǒng)計復用從本質(zhì)上講是異步時分復用，它能動態(tài)地將時隙按需分配，而不采用時分復用使用的固定時隙分配的形式，根據(jù)信號源是否需要發(fā)送數(shù)據(jù)信號和信號本身對帶寬的需求情況來分配時隙，主要應用場合有數(shù)字電視節(jié)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(shù)字電視節(jié)目復用器

　　數(shù)字電視節(jié)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(jié)目傳送流(MPTS)，用于數(shù)字電視節(jié)目的傳輸任務。所謂統(tǒng)計復用是指被復用的各個節(jié)目傳送的碼率不是恒定的，各個節(jié)目之間實行按圖像復雜程度分配碼率的原則。因為每個頻道(標準或增補)能傳多個節(jié)目，各個節(jié)目在同一時刻圖像復雜程度不一樣(一樣的概率很小)，所以我們可以在同一頻道內(nèi)各個節(jié)目之間按圖像復雜程度分配碼率，實現(xiàn)統(tǒng)計復用。

　　實現(xiàn)統(tǒng)計復用的關鍵因素：一是如何對圖像序列隨時進行復雜程度評估，有主觀評估和客觀評估兩種方法；二是如何適時地進行視頻業(yè)務的帶寬動態(tài)分配。使用統(tǒng)計復用技術可以提高壓縮效率，改進圖像質(zhì)量，便于在1個頻道中傳輸多套節(jié)目，節(jié)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，它主要用于數(shù)據(jù)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(zhuǎn)發(fā)的交換方式，它將用戶的報文劃分成一定長度的分組(可以定長和不定長)，以分組為存儲轉(zhuǎn)發(fā)。因此，它比電路交換的利用率高，比報文交換的時延小，具有實時通信的能力。分組交換利用統(tǒng)計時分復用原理，將1條數(shù)據(jù)鏈路復用成多個邏輯信道，最終構成1條主叫、被叫用戶之間的信息傳送通路，稱之為虛電路(即VC，兩個用戶終端設備在開始互相發(fā)送和接收數(shù)據(jù)之前需要通過網(wǎng)絡建立邏輯上的連接)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的分組傳送。分組交換網(wǎng)中有的支持統(tǒng)計復用，有的不支持統(tǒng)計復用，例如SDH就不支持統(tǒng)計復用，其帶寬是固定不變的，支持統(tǒng)計復用技術的主要有幀中繼、ATM和IP，下面作分別介紹。

　　(1)幀中繼

　　幀中繼是在X.25分組交換技術基礎上發(fā)展起來的一種快速分組交換傳輸技術，用戶信息以幀(可變長)為單位進行傳輸，并對用戶信息流進行統(tǒng)計復用。

　　(2)ATM

　　ATM支持面向連接(非物理的邏輯連接)的業(yè)務，具有很大的靈活性，可按照多媒體業(yè)務實際需要動態(tài)分配通信資源，對于特定業(yè)務，傳送速率隨信息到達的速率而變化，因此，ATM具有統(tǒng)計復用的能力，能夠適應任何類型的業(yè)務。

　　(3)DPT

　　DPT(Dynamic Packet Transport)是Sisco公司獨創(chuàng)的新一代優(yōu)化動態(tài)分組的傳輸技術，吸收了SDH的優(yōu)點而克服其缺點，將IP路由技術對寬帶的高效利用以及豐富的業(yè)務融合能力，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(jié)點都具有公平機制且支持帶寬統(tǒng)計復用，可成倍提高網(wǎng)絡可用帶寬。

　　(4)吉位以太網(wǎng)

　　GE(Gigabit Ethernet)是以太網(wǎng)技術的延伸，是第3代以太網(wǎng)，它主要處理數(shù)據(jù)業(yè)務，是目前廣電寬帶城域骨干網(wǎng)采用的主流技術。以太網(wǎng)交換機端口(RJ45)所帶的用戶信道使用率通常是不相同的，經(jīng)常會出現(xiàn)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，還會涉及到帶寬的不同需求問題，而數(shù)據(jù)交換的特性在于突發(fā)性，只有通過統(tǒng)計復用，即帶寬動態(tài)分配才能降低忙閑不一的現(xiàn)象，從而最大限度地利用網(wǎng)絡帶寬。

　　7字節(jié)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高階通道，或?qū)⒍鄠�高階通道層信號適配進復用段的過程。我們知道SDH復用有標準化的復用結構，但每個國家或地區(qū)僅有一種復用路線圖，由硬件和軟件結合來實現(xiàn)，靈活方便。而字節(jié)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STM-1字節(jié)間插復用進STM-4的示意圖，當然4個STM-4字節(jié)間插復用進STM-16也一樣，其余等級的同步傳送模塊以此類推。這里的字節(jié)間插是指有規(guī)律地分別從4個STM-1中抽出1個字節(jié)放進STM-4中。進行字節(jié)間插復用，一是體現(xiàn)了SDH同步復用的設計思想；二是由AU-PTR(管理單元指針)的值，再通過字節(jié)間插的規(guī)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規(guī)律性，從而高速信號插/分低速信號要一級一級進行復用/解復用，因為復用/解復用會增加信號的損傷，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(wèi)星系統(tǒng)中采用的復用技術，即一個饋源能同時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(wèi)星系統(tǒng)中通常采用兩種辦法來實現(xiàn)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(nèi)重復使用同一頻帶，此辦法廣泛使用于多波束系統(tǒng)中。