10/15/2010，（轉(zhuǎn)載自“螢火中國”博客），在數(shù)據(jù)通信中，復(fù)用技術(shù)的使用極大地提高了信道的傳輸效率，取得了廣泛地應(yīng)用。多路復(fù)用技術(shù)就是在發(fā)送端將多路信號進(jìn)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(fù)合信號分離出來。多路復(fù)用技術(shù)主要分為兩大類：頻分多路復(fù)用(簡稱頻分復(fù)用)和時分多路復(fù)用(簡稱時分復(fù)用)，波分復(fù)用和統(tǒng)計復(fù)用本質(zhì)上也屬于這兩種復(fù)用技術(shù)。另外還有一 些其他的復(fù)用技術(shù)，如碼分復(fù)用、極化波復(fù)用和空分復(fù)用等。

　　1頻分復(fù)用

　　頻分復(fù)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(fù)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(yīng)在各子信道之間設(shè)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(fù)用技術(shù)的特點是所有子信道傳輸?shù)男盘栆圆⑿械姆绞焦ぷ鳎�每一路信號傳輸時可不考慮傳輸時延，因而頻分復(fù)用技術(shù)取得了非常廣泛的應(yīng)用。頻分復(fù)用技術(shù)除傳統(tǒng)意義上的頻分復(fù)用(FDM)外，還有一種是正交頻分復(fù)用(OFDM)。http://hi.baidu.com/yhcwlhl/home

　　1.1傳統(tǒng)的頻分復(fù)用

　　傳統(tǒng)的頻分復(fù)用典型的應(yīng)用莫過于廣電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(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(fù)用傳輸?shù)模�但各個頻道之間仍然是以頻分復(fù)用的方式傳輸?shù)摹?

　　1.2正交頻分復(fù)用

　　OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)實際是一種多載波數(shù)字調(diào)制技術(shù)。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(shù)，單個載波間無需保護(hù)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(shù)已被廣泛應(yīng)用于廣播式的音頻和視頻領(lǐng)域以及民用通信系統(tǒng)中，主要的應(yīng)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(fù)用

　　時分復(fù)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(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。時分復(fù)用技術(shù)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(fù)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(dāng)某信號源沒有數(shù)據(jù)傳輸時，它所對應(yīng)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(fù)用技術(shù)與頻分復(fù)用技術(shù)一樣，有著非常廣泛的應(yīng)用，電話就是其中最經(jīng)典的例子，此外時分復(fù)用技術(shù)在廣電也同樣取得了廣泛地應(yīng)用，如SDH，ATM，IP和HFC網(wǎng)絡(luò)中CM與CMTS的通信都是利用了時分復(fù)用的技術(shù)。

　　3波分復(fù)用

　　光通信是由光來運(yùn)載信號進(jìn)行傳輸?shù)姆绞�。在光通信領(lǐng)域，人們習(xí)慣按波長而不是按頻率來命名。因此，所謂的波分復(fù)用(WDM，Wavelength Division Multiplexing)其本質(zhì)上也是頻分復(fù)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(dāng)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(shù)的經(jīng)濟(jì)性與有效性，使之成為當(dāng)前光纖通信網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容的主要手段。波分復(fù)用技術(shù)作為一種系統(tǒng)概念，通常有3種復(fù)用方式，即1 310 nm和1 550 nm波長的波分復(fù)用、粗波分復(fù)用(CWDM，Coarse Wavelength Division Multiplexing)和密集波分復(fù)用(DWDM，Dense Wavelength Division Multiplexing)。

　　(1)1 310 nm和1 550 nm波長的波分復(fù)用

　　這種復(fù)用技術(shù)在20世紀(jì)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(shù)實現(xiàn)單纖雙窗口傳輸，這是最初的波分復(fù)用的使用情況。

　　(2)粗波分復(fù)用

　　繼在骨干網(wǎng)及長途網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用后，波分復(fù)用技術(shù)也開始在城域網(wǎng)中得到使用，主要指的是粗波分復(fù)用技術(shù)。CWDM使用1 200~1 700 nm的寬窗口，目前主要應(yīng)用波長在1 550 nm的系統(tǒng)中，當(dāng)然1 310 nm波長的波分復(fù)用器也在研制之中。粗波分復(fù)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(dāng)復(fù)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(shè)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(fù)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(wù)發(fā)展不是非�？斓某鞘惺褂�。

　　(3)密集波分復(fù)用

　　密集波分復(fù)用技術(shù)(DWDM)可以承載8～160個波長，而且隨著DWDM技術(shù)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(yīng)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(bǔ)償技術(shù)(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(bǔ)償光纖來進(jìn)行補(bǔ)償，而在40波DWDM系統(tǒng)中，必須采用色散斜率補(bǔ)償光纖補(bǔ)償。DWDM能夠在同一根光纖中把不同的波長同時進(jìn)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(shù)，單根光纖可以傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流量高達(dá)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(fù)用

　　碼分復(fù)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(fù)用方式，主要和各種多址技術(shù)結(jié)合產(chǎn)生了各種接入技術(shù)，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(jìn)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(shù)。聯(lián)通CDMA(Code Division Multiple Access)就是碼分復(fù)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(shù)，業(yè)務(wù)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(jié)合。

　　(2)TDMA時分多址

　　TDMA時分多址采用了時分的多址技術(shù)，將業(yè)務(wù)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(jié)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(shù)的分支——擴(kuò)頻通信技術(shù)發(fā)展起來的一種嶄新而成熟的無線通信技術(shù)，它是在FDM和TDM的基礎(chǔ)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(jìn)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(shù)原理是基于擴(kuò)頻技術(shù)，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(yuǎn)大于信號帶寬的高速偽隨機(jī)碼(PN)進(jìn)行調(diào)制，使原數(shù)據(jù)信號的帶寬被擴(kuò)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(jī)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(shù)據(jù)的窄帶信號即解擴(kuò)，以實現(xiàn)信息通信。CDMA碼分多址技術(shù)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(wù)、軟切換等，正受到越來越多的運(yùn)營商和用戶的青睞。

　　(4)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(jī)碼之間是同步正交的，既可以無線接入也可以有線接入，應(yīng)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(jié)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(shù)，它意味著代表所有用戶的偽隨機(jī)碼在到達(dá)基站時是同步的，由于偽隨機(jī)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(biāo)準(zhǔn)的4～5倍。

5空分復(fù)用

　　空分復(fù)用(SDM，Space Division Multiplexing)即多對電線或光纖共用1條纜的復(fù)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(fù)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(hù)套的材料又便于使用。

　　6統(tǒng)計復(fù)用

　　統(tǒng)計復(fù)用(SDM，Statistical Division Multiplexing)有時也稱為標(biāo)記復(fù)用、統(tǒng)計時分多路復(fù)用或智能時分多路復(fù)用，實際上就是所謂的帶寬動態(tài)分配。統(tǒng)計復(fù)用從本質(zhì)上講是異步時分復(fù)用，它能動態(tài)地將時隙按需分配，而不采用時分復(fù)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(yīng)用場合有數(shù)字電視節(jié)目復(fù)用器和分組交換網(wǎng)等，下面就以這兩種主要應(yīng)用分別敘述。

　　6.1數(shù)字電視節(jié)目復(fù)用器

　　數(shù)字電視節(jié)目復(fù)用器主要完成對MPEG-2傳輸流(TS)的再復(fù)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(wù)。所謂統(tǒng)計復(fù)用是指被復(fù)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(fù)雜程度分配碼率的原則。因為每個頻道(標(biāo)準(zhǔn)或增補(bǔ))能傳多個節(jié)目，各個節(jié)目在同一時刻圖像復(fù)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(fù)雜程度分配碼率，實現(xiàn)統(tǒng)計復(fù)用。

　　實現(xiàn)統(tǒng)計復(fù)用的關(guān)鍵因素：一是如何對圖像序列隨時進(jìn)行復(fù)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(jìn)行視頻業(yè)務(wù)的帶寬動態(tài)分配。使用統(tǒng)計復(fù)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(luò)，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(fù)用原理，將1條數(shù)據(jù)鏈路復(fù)用成多個邏輯信道，最終構(gòu)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(shè)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(luò)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(fù)用，有的不支持統(tǒng)計復(fù)用，例如SDH就不支持統(tǒng)計復(fù)用，其帶寬是固定不變的，支持統(tǒng)計復(fù)用技術(shù)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(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種快速分組交換傳輸技術(shù)，用戶信息以幀(可變長)為單位進(jìn)行傳輸，并對用戶信息流進(jìn)行統(tǒng)計復(fù)用。

　　(2)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)實際需要動態(tài)分配通信資源，對于特定業(yè)務(wù)，傳送速率隨信息到達(dá)的速率而變化，因此，ATM具有統(tǒng)計復(fù)用的能力，能夠適應(yīng)任何類型的業(yè)務(wù)。

　　(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(shù)，吸收了SDH的優(yōu)點而克服其缺點，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(jié)合，由于所有節(jié)點都具有公平機(jī)制且支持帶寬統(tǒng)計復(fù)用，可成倍提高網(wǎng)絡(luò)可用帶寬。

　　(4)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(shù)據(jù)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(jī)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(jī)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(fù)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(luò)帶寬。

　　7字節(jié)間插復(fù)用

　　在SDH(Synchronous Digital Hierarchy)中復(fù)用是指將低階通道層信號適配進(jìn)高階通道，或?qū)⒍鄠�高階通道層信號適配進(jìn)復(fù)用段的過程。我們知道SDH復(fù)用有標(biāo)準(zhǔn)化的復(fù)用結(jié)構(gòu)，但每個國家或地區(qū)僅有一種復(fù)用路線圖，由硬件和軟件結(jié)合來實現(xiàn)，靈活方便。而字節(jié)間插復(fù)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(fù)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(fù)用進(jìn)STM-4的示意圖，當(dāng)然4個STM-4字節(jié)間插復(fù)用進(jìn)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(jìn)STM-4中。進(jìn)行字節(jié)間插復(fù)用，一是體現(xiàn)了SDH同步復(fù)用的設(shè)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(jìn)行復(fù)用/解復(fù)用，因為復(fù)用/解復(fù)用會增加信號的損傷，不利于大容量傳輸。

　　8極化波復(fù)用

　　極化波復(fù)用(Polarization Wavelength Division Multiplexing)是衛(wèi)星系統(tǒng)中采用的復(fù)用技術(shù)，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(fù)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(fù)使用同一頻帶，此辦法廣泛使用于多波束系統(tǒng)中。