计算机网络学习笔记——物理层（2）

信道复用技术

复用是通信技术中的基本概念，如下图所示，如果在发送端使用一个复用器，就可以让大家合起来使用一个共享信道进行通信。在接收端再使用分用器，把合起来传输的信息分别送到相应的终点。

在进行通信时，复用器总是和分用器成对使用的。在复用器和分用器之间是用户共享的高速信道，分用器的作用和度勇气相反，它把高速信道传送过来的数据进行分用，然后交到相应的用户。

1、频分复用FDM（Frenquency Division Multiplexing）

频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源（这里的带宽是指频率带宽而不是数据的发送速率）。

在使用频分复用时，若每一个用户占用的带宽不变，则当复用的用户增加时，复用后的信道的总带宽就跟着变宽。

2、时分复用TDM（Time Division Multiplexing)

时分复用是将时间划分为一段段等长的时分复用帧（TDM帧），每一个时分复用的用户在在每一个TDM帧中占用固定序号的时隙。每一个用户所占用的时隙是周期性地出现(其周期是TDM帧的长度）。时分复用的用户是在不同的时间占用同样的频带宽度。时分复用更有利于数字信号的传输。

当某用户暂时无数据发送时，在时分复用帧中分配给该用户的时隙只能处于空闲状态，其他用户即使一直有数据要发送，也不能使用这些空闲的时隙。这就导致复用后的信道利用率不高。

3、统计时分复用STDM（Statistic TDM)

它是一种改进的时分复用，它能明显的提高信道的利用率。集中器常使用这种统计时分复用。下图是统计时分复用的原理图，一个使用统计时分复用的集中器连接4个低速用户，然后将他们的数据集中起开通过高速线路发送到一个远地计算机。

各用户有了数据就随时发往集中器的输入缓存，然后集中器即按顺序依次扫描输入缓存，把缓存中的输入数据放入STDM帧中。当一个帧的数据放满了就发送出去。STDM帧是是按需动态的分配间隙。因此统计时分复用又称为异步时分复用，因为某一用户所占用的时隙并不是周期性出现的。注意：集中器能够正常工作的前提是假定各用户都是间歇地工作。

时分复用可能会造成线路资源的浪费········

智能复用器能提供对整个报文的存储转发能力，通过排队方式使各用户更合理的共享信道。TDM帧和STDM帧都是物理层传送的比特流中所划分的帧，这种帧和以后将要讨论的数据链路层的”帧“是不一样的，不可弄混。

3、波分复用WDM（Wavelength Division Multiplexing）

波分复用就是光的频分复用。由于光载波的频率很高，因此习惯上用波长而不用频率来表示多使用的光载波，这样就使用了波分复用这一名词。

现在已经能做到在一根光纤上复用几十路或更多路的光载波信号，于是就使用了密集波分复用DWDM这一名词。

光信号在传播一段距离后就会衰减，因此对衰减了的光信号必须进行放大才能继续传输。现在有了很好的掺铒光纤放大器EDFA，它是一种光放大器，能直接对光信号进行放大，不用将光信号转换为电信号进行放大后再转换为光信号。图中在传播线路中放置的就是EDFA。

在地下铺设光缆是耗资很大的工程。因此人们总是在一根光缆中放入尽可能多的光纤，然后对每一根光纤使用密集波分复用技术。

4、码分复用CDM(Code Division Multiplexing）

码分复用是另一种共享信道的方法，实际上人们更常用的名词是码分多址CDMA。每一个用户可以在同样的时间使用同样的频带进行通信，由于各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此各用户不会造成干扰（每个用户分配的码片序列不仅必须各不相同，而且还必须相互正交，即内积为0，一个码片向量与自己规格化内积为1，与自己码片反码的向量的规格化内积为-1）。

假设有一个X站要接受S站发送的数据，X站必须知道S站所特有的码片序列。X站使用S的码片向量与接受到的未知信号进行求内积的运算。X站接收到的信号是各个站发送的码片序列之和，将他们与S的码片向量求内积，就可以只剩下S站发送的信号。当S站发送1时，计算内积结果是1，当S站发送的是0时，内积结果是-1（如果发送的是比特0，则发送的是该码片序列的二进制反码）。

ps:图片是自己从书本上拍的，比较粗糙，只是用于方便理解。