提高信道传输效率 漫谈各种复用技术
时间：10-27
来源：C114.NET
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4.码分复用
码分复用（CDM，Code Division Multiplexing）是靠不同的编码来区分各路原始信号的一种复用方式，主要和各种多址技术结合产生了各种接入技术，包括无线和有线接入。例如在多址蜂窝系统中是以信道来区分通信对象的，一个信道只容纳1个用户进行通话，许多同时通话的用户，互相以信道来区分，这就是多址。移动通信系统是一个多信道同时工作的系统，具有广播和大面积覆盖的特点。在移动通信环境的电波覆盖区内，建立用户之间的无线信道连接，是无线多址接入方式，属于多址接入技术。联通CDMA（Code Division Multiple Access）就是码分复用的一种方式，称为码分多址，此外还有频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和同步码分多址（SCDMA）。
（1）FDMA
FDMA频分多址采用调频的多址技术，业务信道在不同的频段分配给不同的用户。FDMA适合大量连续非突发性数据的接入，单纯采用FDMA作为多址接入方式已经很少见。目前中国联通、中国移动所使用的GSM移动电话网就是采用FDMA和TDMA两种方式的结合。
（2）TDMA时分多址
TDMA时分多址采用了时分的多址技术，将业务信道在不同的时间段分配给不同的用户。TDMA的优点是频谱利用率高，适合支持多个突发性或低速率数据用户的接入。除中国联通、中国移动所使用的GSM移动电话网采用FDMA和TDMA两种方式的结合外，广电HFC网中的CM与CMTS的通信中也采用了时分多址的接入方式（基于DOCSIS1.0或1.1和Eruo DOCSIS1.0或1.1）。
（3）CDMA码分多址
CDMA是采用数字技术的分支--扩频通信技术发展起来的一种崭新而成熟的无线通信技术，它是在FDM和TDM的基础上发展起来的。FDM的特点是信道不独占，而时间资源共享，每一子信道使用的频带互不重叠；TDM的特点是独占时隙，而信道资源共享，每一个子信道使用的时隙不重叠；CDMA的特点是所有子信道在同一时间可以使用整个信道进行数据传输，它在信道与时间资源上均为共享，因此，信道的效率高，系统的容量大。CDMA的技术原理是基于扩频技术，即将需传送的具有一定信号带宽的信息数据用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码（PN）进行调制，使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制并发送出去；接收端使用完全相同的伪随机码，与接收的带宽信号作相关处理，把宽带信号换成原信息数据的窄带信号即解扩，以实现信息通信。CDMA码分多址技术完全适合现代移动通信网所要求的大容量、高质量、综合业务、软切换等，正受到越来越多的运营商和用户的青睐。
（4）同步码分多址技术
同步码分多址（SCDMA，Synchrnous Code Division Multiplexing Access）指伪随机码之间是同步正交的，既可以无线接入也可以有线接入，应用较广泛。广电HFC网中的CM与CMTS的通信中就用到该项技术，例如美国泰立洋公司（Terayon）和北京凯视通电缆电视宽带接入，结合ATDM（高级时分多址）和SCDMA上行信道通信（基于DOCSIS2.0或Eruo DOCSIS2.0）。
中国第3代移动通信系统也采用同步码分多址技术，它意味着代表所有用户的伪随机码在到达基站时是同步的，由于伪随机码之间的同步正交性，可以有效地消除码间干扰，系统容量方面将得到极大的改善，它的系统容量是其他第3代移动通信标准的4～5倍。
5.空分复用
空分复用（SDM，Space Division Multiplexing）即多对电线或光纤共用1条缆的复用方式。比如5类线就是4对双绞线共用1条缆，还有市话电缆（几十对）也是如此。能够实现空分复用的前提条件是光纤或电线的直径很小，可以将多条光纤或多对电线做在一条缆内，既节省外护套的材料又便于使用。
6.统计复用
统计复用（SDM，Statistical Division Multiplexing）有时也称为标记复用、统计时分多路复用或智能时分多路复用，实际上就是所谓的带宽动态分配。统计复用从本质上讲是异步时分复用，它能动态地将时隙按需分配，而不采用时分复用使用的固定时隙分配的形式，根据信号源是否需要发送数据信号和信号本身对带宽的需求情况来分配时隙，主要应用场合有数字电视节目复用器和分组交换网等，下面就以这两种主要应用分别叙述。
6.1数字电视节目复用器
数字电视节目复用器主要完成对MPEG-2传输流（TS）的再复用功能，形成多节目传送流（MPTS），用于数字电视节目的传输任务。所谓统计复用是指被复用的各个节目传送的码率不是恒定的，各个节目之间实行按图像复杂程度分配码率的原则。因为每个频道（标准或增补）能传多个节目，各个节目在同一时刻图像复杂程度不一样（一样的概率很小），所以我们可以在同一频道内各个节目之间按图像复杂程度分配码率，实现统计复用。
实现统计复用的关键因素：一是如何对图像序列随时进行复杂程度评估，有主观评估和客观评估两种方法；二是如何适时地进行视频业务的带宽动态分配。使用统计复用技术可以提高压缩效率，改进图像质量，便于在1个频道中传输多套节目，节约传输成本。
6.2分组交换网
分组交换网是继电路交换网和报文交换网之后的一种新型交换网络，它主要用于数据通信，如X.25，帧中继，DPT，SDH，GE和ATM都是分组交换的例子。分组交换是一种存储转发的交换方式，它将用户的报文划分成一定长度的分组（可以定长和不定长），以分组为存储转发。因此，它比电路交换的利用率高，比报文交换的时延小，具有实时通信的能力。分组交换利用统计时分复用原理，将1条数据链路复用成多个逻辑信道，最终构成1条主叫、被叫用户之间的信息传送通路，称之为虚电路（即VC，两个用户终端设备在开始互相发送和接收数据之前需要通过网络建立逻辑上的连接），实现数据的分组传送。分组交换网中有的支持统计复用，有的不支持统计复用，例如SDH就不支持统计复用，其带宽是固定不变的，支持统计复用技术的主要有帧中继、ATM和IP，下面作分别介绍。
（1）帧中继
帧中继是在X.25分组交换技术基础上发展起来的一种快速分组交换传输技术，用户信息以帧（可变长）为单位进行传输，并对用户信息流进行统计复用。
（2）ATM
ATM支持面向连接（非物理的逻辑连接）的业务，具有很大的灵活性，可按照多媒体业务实际需要动态分配通信资源，对于特定业务，传送速率随信息到达的速率而变化，因此，ATM具有统计复用的能力，能够适应任何类型的业务。
（3）DPT
DPT（Dynamic Packet Transport）是Sisco公司独创的新一代优化动态分组的传输技术，吸收了SDH的优点而克服其缺点，将IP路由技术对宽带的高效利用以及丰富的业务融合能力，和光纤环路的高带宽及可靠的自愈功能紧密结合，由于所有节点都具有公平机制且支持带宽统计复用，可成倍提高网络可用带宽。
（4）吉位以太网
GE（Gigabit Ethernet）是以太网技术的延伸，是第3代以太网，它主要处理数据业务，是目前广电宽带城域骨干网采用的主流技术。以太网交换机端口（RJ45）所带的用户信道使用率通常是不相同的，经常会出现有的信道很忙，有的信道处于空闲状态，即便是以太网交换机所有的端口都处于通信状态下，还会涉及到带宽的不同需求问题，而数据交换的特性在于突发性，只有通过统计复用，即带宽动态分配才能降低忙闲不一的现象，从而最大限度地利用网络带宽。
码分复用（CDM，Code Division Multiplexing）是靠不同的编码来区分各路原始信号的一种复用方式，主要和各种多址技术结合产生了各种接入技术，包括无线和有线接入。例如在多址蜂窝系统中是以信道来区分通信对象的，一个信道只容纳1个用户进行通话，许多同时通话的用户，互相以信道来区分，这就是多址。移动通信系统是一个多信道同时工作的系统，具有广播和大面积覆盖的特点。在移动通信环境的电波覆盖区内，建立用户之间的无线信道连接，是无线多址接入方式，属于多址接入技术。联通CDMA（Code Division Multiple Access）就是码分复用的一种方式，称为码分多址，此外还有频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）和同步码分多址（SCDMA）。
（1）FDMA
FDMA频分多址采用调频的多址技术，业务信道在不同的频段分配给不同的用户。FDMA适合大量连续非突发性数据的接入，单纯采用FDMA作为多址接入方式已经很少见。目前中国联通、中国移动所使用的GSM移动电话网就是采用FDMA和TDMA两种方式的结合。
（2）TDMA时分多址
TDMA时分多址采用了时分的多址技术，将业务信道在不同的时间段分配给不同的用户。TDMA的优点是频谱利用率高，适合支持多个突发性或低速率数据用户的接入。除中国联通、中国移动所使用的GSM移动电话网采用FDMA和TDMA两种方式的结合外，广电HFC网中的CM与CMTS的通信中也采用了时分多址的接入方式（基于DOCSIS1.0或1.1和Eruo DOCSIS1.0或1.1）。
（3）CDMA码分多址
CDMA是采用数字技术的分支--扩频通信技术发展起来的一种崭新而成熟的无线通信技术，它是在FDM和TDM的基础上发展起来的。FDM的特点是信道不独占，而时间资源共享，每一子信道使用的频带互不重叠；TDM的特点是独占时隙，而信道资源共享，每一个子信道使用的时隙不重叠；CDMA的特点是所有子信道在同一时间可以使用整个信道进行数据传输，它在信道与时间资源上均为共享，因此，信道的效率高，系统的容量大。CDMA的技术原理是基于扩频技术，即将需传送的具有一定信号带宽的信息数据用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码（PN）进行调制，使原数据信号的带宽被扩展，再经载波调制并发送出去；接收端使用完全相同的伪随机码，与接收的带宽信号作相关处理，把宽带信号换成原信息数据的窄带信号即解扩，以实现信息通信。CDMA码分多址技术完全适合现代移动通信网所要求的大容量、高质量、综合业务、软切换等，正受到越来越多的运营商和用户的青睐。
（4）同步码分多址技术
同步码分多址（SCDMA，Synchrnous Code Division Multiplexing Access）指伪随机码之间是同步正交的，既可以无线接入也可以有线接入，应用较广泛。广电HFC网中的CM与CMTS的通信中就用到该项技术，例如美国泰立洋公司（Terayon）和北京凯视通电缆电视宽带接入，结合ATDM（高级时分多址）和SCDMA上行信道通信（基于DOCSIS2.0或Eruo DOCSIS2.0）。
中国第3代移动通信系统也采用同步码分多址技术，它意味着代表所有用户的伪随机码在到达基站时是同步的，由于伪随机码之间的同步正交性，可以有效地消除码间干扰，系统容量方面将得到极大的改善，它的系统容量是其他第3代移动通信标准的4～5倍。
5.空分复用
空分复用（SDM，Space Division Multiplexing）即多对电线或光纤共用1条缆的复用方式。比如5类线就是4对双绞线共用1条缆，还有市话电缆（几十对）也是如此。能够实现空分复用的前提条件是光纤或电线的直径很小，可以将多条光纤或多对电线做在一条缆内，既节省外护套的材料又便于使用。
6.统计复用
统计复用（SDM，Statistical Division Multiplexing）有时也称为标记复用、统计时分多路复用或智能时分多路复用，实际上就是所谓的带宽动态分配。统计复用从本质上讲是异步时分复用，它能动态地将时隙按需分配，而不采用时分复用使用的固定时隙分配的形式，根据信号源是否需要发送数据信号和信号本身对带宽的需求情况来分配时隙，主要应用场合有数字电视节目复用器和分组交换网等，下面就以这两种主要应用分别叙述。
6.1数字电视节目复用器
数字电视节目复用器主要完成对MPEG-2传输流（TS）的再复用功能，形成多节目传送流（MPTS），用于数字电视节目的传输任务。所谓统计复用是指被复用的各个节目传送的码率不是恒定的，各个节目之间实行按图像复杂程度分配码率的原则。因为每个频道（标准或增补）能传多个节目，各个节目在同一时刻图像复杂程度不一样（一样的概率很小），所以我们可以在同一频道内各个节目之间按图像复杂程度分配码率，实现统计复用。
实现统计复用的关键因素：一是如何对图像序列随时进行复杂程度评估，有主观评估和客观评估两种方法；二是如何适时地进行视频业务的带宽动态分配。使用统计复用技术可以提高压缩效率，改进图像质量，便于在1个频道中传输多套节目，节约传输成本。
6.2分组交换网
分组交换网是继电路交换网和报文交换网之后的一种新型交换网络，它主要用于数据通信，如X.25，帧中继，DPT，SDH，GE和ATM都是分组交换的例子。分组交换是一种存储转发的交换方式，它将用户的报文划分成一定长度的分组（可以定长和不定长），以分组为存储转发。因此，它比电路交换的利用率高，比报文交换的时延小，具有实时通信的能力。分组交换利用统计时分复用原理，将1条数据链路复用成多个逻辑信道，最终构成1条主叫、被叫用户之间的信息传送通路，称之为虚电路（即VC，两个用户终端设备在开始互相发送和接收数据之前需要通过网络建立逻辑上的连接），实现数据的分组传送。分组交换网中有的支持统计复用，有的不支持统计复用，例如SDH就不支持统计复用，其带宽是固定不变的，支持统计复用技术的主要有帧中继、ATM和IP，下面作分别介绍。
（1）帧中继
帧中继是在X.25分组交换技术基础上发展起来的一种快速分组交换传输技术，用户信息以帧（可变长）为单位进行传输，并对用户信息流进行统计复用。
（2）ATM
ATM支持面向连接（非物理的逻辑连接）的业务，具有很大的灵活性，可按照多媒体业务实际需要动态分配通信资源，对于特定业务，传送速率随信息到达的速率而变化，因此，ATM具有统计复用的能力，能够适应任何类型的业务。
（3）DPT
DPT（Dynamic Packet Transport）是Sisco公司独创的新一代优化动态分组的传输技术，吸收了SDH的优点而克服其缺点，将IP路由技术对宽带的高效利用以及丰富的业务融合能力，和光纤环路的高带宽及可靠的自愈功能紧密结合，由于所有节点都具有公平机制且支持带宽统计复用，可成倍提高网络可用带宽。
（4）吉位以太网
GE（Gigabit Ethernet）是以太网技术的延伸，是第3代以太网，它主要处理数据业务，是目前广电宽带城域骨干网采用的主流技术。以太网交换机端口（RJ45）所带的用户信道使用率通常是不相同的，经常会出现有的信道很忙，有的信道处于空闲状态，即便是以太网交换机所有的端口都处于通信状态下，还会涉及到带宽的不同需求问题，而数据交换的特性在于突发性，只有通过统计复用，即带宽动态分配才能降低忙闲不一的现象，从而最大限度地利用网络带宽。