以下内容整理范围为“1.3.6 多路复用技术”至“1.3.7 扩频技术”之前。全文只使用 DokuWiki 原生语法，不依赖 Wrap、Anchor、Code 等插件，并为相关英文缩写补充了全称和中文注释。

====== 多路复用技术 ======

===== 一、本节概述 =====

**Multiplexing（多路复用）**是将多个低速、低带宽信号组合起来，共同使用一条高速、高带宽传输信道的技术。

多路复用的主要目的包括：

  * 提高传输线路的利用率。
  * 让多个用户共享同一条物理链路。
  * 减少通信线路的建设数量。
  * 降低网络建设和维护成本。
  * 充分利用高速干线的传输能力。

本节介绍三种基本多路复用技术：

  - **FDM（Frequency Division Multiplexing，频分多路复用）**
  - **TDM（Time Division Multiplexing，时分多路复用）**
  - **WDM（Wavelength Division Multiplexing，波分多路复用）**

时分多路复用又可以分为：

  * **STDM（Synchronous Time Division Multiplexing，同步时分多路复用）**
  * **Statistical TDM（Statistical Time Division Multiplexing，统计时分多路复用）**

  多路复用技术
  │
  ├─ FDM：频分多路复用
  │  └─ 按频率划分信道
  │
  ├─ TDM：时分多路复用
  │  ├─ 同步时分多路复用
  │  └─ 统计时分多路复用
  │
  └─ WDM：波分多路复用
     └─ 按光波波长划分信道

===== 二、多路复用系统的组成 =====

==== 1. 多路复用器 ====

发送端使用：

**MUX（Multiplexer，多路复用器）**

它按照约定的规则，将多个低速或低带宽信号组合成一个高速或高带宽的复合信号。

==== 2. 多路分配器 ====

接收端使用：

**DEMUX（Demultiplexer，多路分配器或解复用器）**

它按照与发送端相同的规则，将复合信号分解并恢复为原来的多个子信号。

==== 3. 基本工作过程 ====

  输入信号A ─┐
  输入信号B ─┤
  输入信号C ─┼→ MUX → 高速共享信道 → DEMUX ─┬→ 输出信号A'
  输入信号D ─┘                              ├→ 输出信号B'
                                              ├→ 输出信号C'
                                              └→ 输出信号D'

其中：

  * ''MUX''负责信号的合成。
  * ''DEMUX''负责信号的分离。
  * 发送端与接收端必须遵循相同的复用和分配规则。
  * 理想情况下，输出信号A'、B'、C'、D'分别对应输入信号A、B、C、D。

==== 4. 多路器 ====

多路复用器和多路分配器合称为：

**Multiplexer System（多路器系统）**

部分资料中会把发送端和接收端设备都简称为MUX，但严格区分时：

^ 位置 ^ 设备 ^ 英文名称 ^ 缩写 ^ 主要功能 ^
| 发送端 | 多路复用器 | Multiplexer | MUX | 合并多路信号 |
| 接收端 | 多路分配器 | Demultiplexer | DEMUX | 分离并恢复各路信号 |

===== 三、多路复用的基本原理 =====

假设一条高速信道的可用容量大于单个用户实际需要的容量，如果只供一个用户使用，将造成大量资源浪费。

通过多路复用，可以把高速信道在某个维度上划分成多个相互区分的子信道：

^ 复用技术 ^ 划分维度 ^ 各路信号的区分依据 ^
| FDM | 频率 | 不同频带或中心频率 |
| TDM | 时间 | 不同时隙 |
| WDM | 光波波长 | 不同光波波长 |

多路复用过程可以理解为：

  多个低速信道
        ↓
  按照频率、时间或波长进行区分
        ↓
  合并到一条高速物理线路
        ↓
  接收端按照相同规则进行分离
        ↓
  恢复各个原始子信道

===== 四、多路复用的双向使用 =====

教材主要说明将多个低速信号合并到一条高速线路，但多路复用也可以反向使用：

  * 将一个高带宽信号分解到多条低速线路上并行传输。
  * 接收端再将多条低速线路上的信号合并。
  * 多条低速线路的总传输能力共同满足高速通信需求。

  一个高速信号
        ↓
  分解为多个并行子信号
        ↓
  低速线路1＋低速线路2＋低速线路3……
        ↓
  接收端重新组合
        ↓
  恢复原高速信号

两台主机之间可以利用多条低速线路并行传输，以获得更高的总通信能力。

===== 五、多路复用的应用价值 =====

只要线路带宽允许，就可以在已有高速线路上采用多路复用技术，从而：

  * 避免为每一项业务单独铺设线路。
  * 降低通信线路建设费用。
  * 有效利用高速干线。
  * 支持多个用户或业务同时通信。
  * 提高公共通信网络的经济性。

典型应用包括：

  * **PSTN（Public Switched Telephone Network，公共交换电话网）**
  * 无线电广播系统
  * **CATV（Community Antenna Television或Cable Television，有线电视系统）**
  * 宽带局域网
  * 光纤骨干网络

===== 六、频分多路复用FDM =====

==== 1. 基本概念 ====

**FDM（Frequency Division Multiplexing，频分多路复用）**是在同一传输介质上，利用多个不同频率的载波同时传输多路信号。

FDM将物理信道的总带宽划分为多个互不重叠的子频带，每个子频带构成一个子信道。

各子信道可以同时传输，因此FDM属于并行共享信道的方式。

==== 2. 工作原理 ====

假设有4路信号，分别使用以下载波中心频率：

  * 子信道1：96 kHz
  * 子信道2：100 kHz
  * 子信道3：104 kHz
  * 子信道4：108 kHz

复用后的频谱可以表示为：

  频率轴 →
  
  | 子信道1 | 保护频带 | 子信道2 | 保护频带 | 子信道3 | 保护频带 | 子信道4 |
  
     96 kHz                 100 kHz                 104 kHz                 108 kHz

每一路信号调制到不同的载波频率上，然后由多路复用器合并，通过同一条物理线路同时传输。

接收端利用带通滤波器或其他选频设备，将各个频带分离，再分别进行解调。

==== 3. 子信道与中心频率 ====

FDM中的每个子信道都有自己的中心频率。

为了避免相邻子信道互相重叠：

  * 各个中心频率必须不同。
  * 各个子信道的频谱不能互相重叠。
  * 相邻子信道之间通常需要留出保护频带。

==== 4. 保护频带 ====

相邻子信道之间预留的一小段空闲频带称为：

**Guard Band（保护频带或隔离频带）**

保护频带的作用：

  * 减少相邻子信道之间的干扰。
  * 为滤波器的过渡区域留出空间。
  * 防止信号频谱扩展后发生重叠。
  * 降低串扰。

保护频带本身通常不直接承载有效数据，因此会降低总频谱利用率。

==== 5. FDM中的调制方式 ====

各路基带信号需要调制到不同载波上。可采用的调制方式包括：

  * **ASK（Amplitude Shift Keying，幅移键控）**
  * **FSK（Frequency Shift Keying，频移键控）**
  * **PSK（Phase Shift Keying，相移键控）**
  * **QAM（Quadrature Amplitude Modulation，正交幅度调制）**
  * 以上调制技术的组合

==== 6. FDM总带宽计算 ====

假设有 ''N'' 个子信道，每个子信道占用带宽 ''B_i''，相邻子信道之间设置保护频带 ''G_i''，则总带宽至少为：

  ''B_total ≥ B_1＋B_2＋…＋B_N＋G_1＋G_2＋…＋G_(N-1)''

如果每个子信道带宽均为 ''B''，保护频带宽度均为 ''G''，则：

  ''B_total ≥ N×B＋(N-1)×G''

其中：

^ 符号 ^ 含义 ^
| ''B_total'' | 复合信道需要的总带宽 |
| ''N'' | 子信道数量 |
| ''B'' | 每个子信道占用的带宽 |
| ''G'' | 相邻子信道之间的保护频带宽度 |

==== 7. 计算示例 ====

某FDM系统需要传输4路信号，每路占用3 kHz带宽，相邻信道之间设置1 kHz保护频带，求最小总带宽。

  ''B_total ≥ N×B＋(N-1)×G''

  ''B_total ≥ 4×3＋(4-1)×1''

  ''B_total ≥ 12＋3''

  ''B_total ≥ 15 kHz''

因此，传输介质至少需要提供15 kHz带宽。

==== 8. FDM的主要特点 ====

  * 各子信道在不同频带内工作。
  * 所有子信道可以同时传输。
  * 子信道之间需要保护频带。
  * 通常适用于模拟信号或经载波调制的信号。
  * 发送端需要调制和频率合成设备。
  * 接收端需要滤波和解调设备。
  * 系统对滤波器性能要求较高。

==== 9. FDM的优点 ====

  * 多路信号可以同时传输。
  * 各子信道相对独立。
  * 不要求各路信号严格保持时间同步。
  * 适合连续信号传输。
  * 技术成熟，应用范围广。

==== 10. FDM的缺点 ====

  * 需要设置保护频带。
  * 保护频带会浪费部分频谱资源。
  * 滤波和调制设备相对复杂。
  * 子信道数量受总带宽限制。
  * 可能存在邻道干扰和串扰。
  * 某个子信道空闲时，其频带通常仍被保留。

==== 11. 有线电视中的应用 ====

FDM广泛应用于：

**CATV（Community Antenna Television或Cable Television，有线电视系统）**

教材给出的特点包括：

  * 一根CATV电缆的带宽可达到约1000 MHz。
  * 可以同时传输多个电视频道。
  * 每个电视频道约占用6.5 MHz带宽。
  * 每个频道内部还可以划分声音、图像和彩色子信道。
  * 各个频道两侧需要设置保护频带，以减少相互干扰。

==== 12. 宽带局域网中的应用 ====

FDM也可用于宽带局域网。

电缆频带至少可以划分为两个方向不同的子频带：

  * 一个频带用于上行传输。
  * 一个频带用于下行传输。

还可以进一步划分出专用频带，为特定工作站之间提供逻辑上的专用连接。

===== 七、时分多路复用TDM =====

==== 1. 基本概念 ====

**TDM（Time Division Multiplexing，时分多路复用）**按照时间把高速信道划分成一系列时隙，各个子信道轮流使用整个信道带宽。

与FDM不同：

  * FDM让多个子信道同时使用不同频带。
  * TDM让多个子信道在不同时间使用同一频带。

==== 2. 时隙 ====

TDM中分配给某个子信道的一段传输时间称为：

**Time Slot（时隙）**

一个时隙可以用来传输：

  * 1 bit数据；
  * 1个字节；
  * 1个字符；
  * 一个固定大小的数据块。

时隙长度由系统设计和传输单位决定。

==== 3. TDM帧 ====

各个子信道依次获得一个时隙，当所有子信道都获得一次发送机会后，就构成一个：

**TDM Frame（时分复用帧）**

假设有A、B、C、D四个子信道：

  第1帧：| A1 | B1 | C1 | D1 |
  第2帧：| A2 | B2 | C2 | D2 |
  第3帧：| A3 | B3 | C3 | D3 |

接收端根据时隙在帧中的固定位置，将数据恢复到对应的子信道。

==== 4. TDM的工作过程 ====

发送端：

  - 多路复用器依次扫描各输入子信道。
  - 从每个子信道取出一个单位的数据。
  - 把数据放入该子信道对应的时隙。
  - 将多个时隙组成TDM帧。
  - 通过高速线路传输。

接收端：

  - 识别TDM帧的边界。
  - 根据时隙位置判断数据所属子信道。
  - 将各时隙中的数据送到对应输出端。
  - 恢复各路原始数据流。

==== 5. TDM对线路速率的要求 ====

如果有 ''N'' 个输入子信道，每个子信道的数据速率为 ''R_i''，则复用后的输出线路速率至少需要满足：

  ''R_out ≥ R_1＋R_2＋…＋R_N＋控制开销''

若各子信道速率相同，均为 ''R''，忽略控制开销时：

  ''R_out ≥ N×R''

同步时分复用中，即使部分子信道暂时没有数据，其时隙通常仍会保留，因此输出线路速率仍需要覆盖所有固定时隙。

==== 6. 计算示例 ====

某同步TDM系统复用4路速率为64 kb/s的数字信号，忽略帧同步和其他控制开销，求输出线路的最低速率。

  ''R_out = 4×64 kb/s''

  ''R_out = 256 kb/s''

若每帧还增加8 bit同步信息，则实际输出速率还应计入同步开销。

==== 7. TDM的应用范围 ====

TDM可以应用在：

  * 数字通信系统；
  * 宽带传输系统；
  * 数字电话系统；
  * 数字专线；
  * 频分复用系统中的某个子信道；
  * 其他能够按时间划分资源的通信系统。

===== 八、同步时分多路复用 =====

==== 1. 基本概念 ====

**STDM（Synchronous Time Division Multiplexing，同步时分多路复用）**把整个传输时间划分成固定周期。

在每个周期内：

  * 每个子信道在固定位置占有一个时隙。
  * 子信道与时隙之间存在固定对应关系。
  * 接收端可以根据时隙位置识别数据来源。
  * 不论子信道当前是否有数据，其时隙都固定存在。

==== 2. 固定时隙分配 ====

假设有A、B、C、D四个子信道：

  | A时隙 | B时隙 | C时隙 | D时隙 |
  | A时隙 | B时隙 | C时隙 | D时隙 |
  | A时隙 | B时隙 | C时隙 | D时隙 |

如果某一帧中B和D没有数据：

  | A数据 | B空闲 | C数据 | D空闲 |

B和D的时隙仍然会占用传输线路。

==== 3. 时隙浪费问题 ====

当某个子信道对应的时隙到来，但该子信道没有数据要发送时：

  * 该时隙仍然被保留。
  * 其他子信道不能临时使用该时隙。
  * 空时隙仍占用传输时间。
  * 线路带宽被浪费。

同步TDM更适合：

  * 各子信道持续有数据；
  * 各子信道速率稳定；
  * 业务流量比较均匀；

的通信环境。

==== 4. 优点与缺点 ====

^ 类型 ^ 说明 ^
| 优点 | 时隙位置固定，接收端容易识别 |
| 优点 | 不需要在每个时隙中携带完整信道地址 |
| 优点 | 系统结构相对简单 |
| 优点 | 延迟较稳定 |
| 缺点 | 无数据的子信道仍占用时隙 |
| 缺点 | 对突发性数据的线路利用率较低 |
| 缺点 | 输出速率通常需要等于各输入固定速率之和并加上控制开销 |

===== 九、统计时分多路复用 =====

==== 1. 基本概念 ====

**Statistical TDM（Statistical Time Division Multiplexing，统计时分多路复用）**是对同步TDM的改进。

它也称为：

  * **Asynchronous TDM（异步时分多路复用）**
  * **Intelligent TDM（智能时分多路复用）**

发送端不再为每个子信道固定保留时隙，而是只为当前有数据的子信道动态分配时隙。

教材特别把统计时分多路复用器称为：

**Concentrator（集中器）**

==== 2. 工作过程 ====

发送端集中器依次循环检查各子信道：

  - 如果子信道有数据，则为其分配时隙。
  - 如果子信道没有数据，则直接跳过。
  - 空闲子信道不会产生空时隙。
  - 有效数据被紧密组织后通过共享线路发送。

例如，A、B、C、D四个子信道中只有A和C有数据。

同步TDM：

  | A数据 | B空闲 | C数据 | D空闲 |

统计TDM：

  | A数据＋信道标识 | C数据＋信道标识 |

统计TDM避免传输B和D的空时隙。

==== 3. 为什么需要信道标识 ====

同步TDM中，接收端通过固定时隙位置识别数据来源，因此通常不需要在每个时隙中加入完整的来源标识。

统计TDM中的时隙位置不再与子信道固定对应，因此每个动态时隙需要加入控制字段，以便接收端判断数据属于哪个子信道。

控制字段可能包括：

  * 子信道编号；
  * 地址信息；
  * 数据长度；
  * 其他复用控制信息。

==== 4. 优点 ====

  * 不传输空闲子信道的空时隙。
  * 更适合突发性数据。
  * 线路利用率高于同步TDM。
  * 输出线路速率可以小于各输入峰值速率之和。
  * 适合计算机网络中各信道流量不均匀的场景。

==== 5. 缺点 ====

  * 每个时隙需要附加信道标识。
  * 接收端不能只凭固定位置判断数据来源。
  * 复用器需要缓冲、调度和寻址功能。
  * 多个子信道同时发送大量数据时可能产生排队。
  * 设备和控制机制比同步TDM复杂。
  * 输入总流量超过输出容量时可能发生拥塞。

===== 十、同步TDM与统计TDM对比 =====

^ 比较项目 ^ 同步TDM ^ 统计TDM ^
| 英文名称 | Synchronous Time Division Multiplexing | Statistical Time Division Multiplexing |
| 时隙分配 | 固定分配 | 动态分配 |
| 子信道与时隙位置 | 固定对应 | 不固定对应 |
| 空闲子信道是否占时隙 | 是 | 否 |
| 是否需要信道标识 | 通常不需要逐时隙标识 | 通常需要 |
| 线路利用率 | 较低 | 较高 |
| 缓冲区 | 要求相对较低 | 通常需要缓冲 |
| 排队延迟 | 较稳定 | 可能变化 |
| 设备复杂度 | 较低 | 较高 |
| 适用业务 | 稳定、连续流量 | 突发、非均匀流量 |
| 复用设备 | 同步时分复用器 | 集中器 |

===== 十一、波分多路复用WDM =====

==== 1. 基本概念 ====

**WDM（Wavelength Division Multiplexing，波分多路复用）**是一种应用于光纤通信的多路复用技术。

不同子信道使用不同波长的光作为载波，多路复用器将多个波长的光信号合并到一根光纤中同时传输。

接收端再按照波长将复合光信号分解，恢复各个子信道。

==== 2. 工作原理 ====

假设系统使用以下光波波长：

  * ''λ₁＝1535 nm''
  * ''λ₂＝1543 nm''
  * ''λ₃＝1550 nm''
  * ''λ₄＝1557 nm''

发送端：

  光发射器1：1535 nm ─┐
  光发射器2：1543 nm ─┤
  光发射器3：1550 nm ─┼→ 光复用器 → 单根光纤
  光发射器4：1557 nm ─┘

接收端：

  单根光纤 → 光分配器 ─┬→ 1535 nm接收器
                        ├→ 1543 nm接收器
                        ├→ 1550 nm接收器
                        └→ 1557 nm接收器

其中：

  * ''λ''表示光波波长。
  * ''nm''表示Nanometre，即纳米。
  * 1 nm等于十亿分之一米。

==== 3. WDM与FDM的关系 ====

WDM可以理解为光纤通信领域中的频分多路复用。

原因是：

  * 不同波长对应不同频率。
  * 各路光信号同时传输。
  * 各波长信道之间相互区分。
  * 各信道占用不同的光谱区域。

光速、频率和波长的关系为：

  ''c＝fλ''

因此：

  ''f＝c/λ''

其中：

^ 符号 ^ 含义 ^
| ''c'' | 光在介质中的传播速度 |
| ''f'' | 光波频率 |
| ''λ'' | 光波波长 |

==== 4. WDM系统组成 ====

一个典型WDM系统包括：

  * 多个光发射器；
  * 光波分复用器；
  * 光纤传输线路；
  * 必要的光放大器；
  * 光波分配器或解复用器；
  * 多个光接收器。

教材图示使用：

  * **Tx（Transmitter，发送器）**
  * **Rx（Receiver，接收器）**

==== 5. WDM的主要特点 ====

  * 主要应用于光纤通信。
  * 每个子信道使用不同的光波波长。
  * 各个波长信道可以同时传输。
  * 多路信号共享同一根光纤。
  * 能显著提高单根光纤的传输容量。
  * 可在不重新铺设光纤的情况下扩充网络容量。
  * 需要能够合成和分离不同波长的光学设备。

==== 6. WDM的优点 ====

  * 充分利用光纤的巨大带宽。
  * 多个波长可以并行传输。
  * 单根光纤的总容量显著提高。
  * 各波长信道相对独立。
  * 可以在现有光纤线路上扩容。
  * 支持不同速率或不同协议的业务共同传输。

==== 7. WDM的局限 ====

  * 光复用和解复用设备成本较高。
  * 对光源波长稳定性要求较高。
  * 各波长之间需要保持适当间隔。
  * 系统设计需要考虑色散、衰减和非线性效应。
  * 波长数量增加后，系统管理复杂度提高。

==== 8. 常见WDM扩展术语 ====

^ 缩写 ^ 英文全称 ^ 中文含义 ^ 主要特点 ^
| CWDM | Coarse Wavelength Division Multiplexing | 粗波分多路复用 | 波长间隔较大，成本较低 |
| DWDM | Dense Wavelength Division Multiplexing | 密集波分多路复用 | 波长间隔较小，信道数量多，容量大 |

===== 十二、FDM、TDM与WDM综合比较 =====

^ 比较项目 ^ FDM ^ TDM ^ WDM ^
| 英文全称 | Frequency Division Multiplexing | Time Division Multiplexing | Wavelength Division Multiplexing |
| 中文名称 | 频分多路复用 | 时分多路复用 | 波分多路复用 |
| 划分依据 | 频率 | 时间 | 光波波长 |
| 子信道工作方式 | 同时使用不同频带 | 轮流使用整条信道 | 同时使用不同波长 |
| 主要信号类型 | 模拟或已调信号 | 数字信号 | 光信号 |
| 是否需要保护间隔 | 需要保护频带 | 可能需要帧同步信息 | 需要波长间隔 |
| 是否要求时间同步 | 要求较低 | 要求较高 | 要求较低 |
| 空闲资源问题 | 空闲频带通常不能自动转给其他信道 | 同步TDM可能产生空时隙 | 空闲波长通常仍被保留 |
| 典型应用 | 广播、CATV、宽带局域网 | 数字电话、数字传输系统 | 光纤骨干网 |
| 核心设备 | 调制器、滤波器、FDM复用器 | 时隙分配器、TDM复用器 | 光复用器、光解复用器 |

===== 十三、形象化理解 =====

==== 1. FDM像多车道公路 ====

  * 一条公路划分成多个车道。
  * 每个用户长期使用不同车道。
  * 所有车辆可以同时前进。
  * 车道之间需要保留安全距离。

对应关系：

  * 公路总宽度：总带宽；
  * 不同车道：不同频带；
  * 安全距离：保护频带。

==== 2. TDM像轮流使用单车道 ====

  * 所有用户共享同一条车道。
  * 用户A使用一段时间后交给用户B。
  * 用户B使用后再交给用户C。
  * 各用户按照规定顺序轮流使用。

对应关系：

  * 单车道：共享传输线路；
  * 使用时间：时隙；
  * 完整轮换一次：TDM帧。

==== 3. WDM像不同颜色的光 ====

  * 多种颜色的光可以在同一根光纤中同时传播。
  * 每种颜色代表一个独立子信道。
  * 发送端把不同颜色合并。
  * 接收端再按颜色分离。

对应关系：

  * 光的颜色：光波波长；
  * 不同颜色：不同WDM子信道；
  * 棱镜式设备：光复用器和解复用器。

===== 十四、典型计算题 =====

==== 例1：FDM总带宽 ====

某FDM系统包含8个子信道，每个子信道占用4 kHz，相邻子信道之间设置1 kHz保护频带，求最小总带宽。

子信道总带宽：

  ''8×4＝32 kHz''

保护频带数量：

  ''8－1＝7个''

保护频带总宽度：

  ''7×1＝7 kHz''

最小总带宽：

  ''B_total＝32＋7＝39 kHz''

==== 例2：同步TDM输出速率 ====

某同步TDM系统复用8路32 kb/s的数字信号，不考虑控制开销，求输出线路速率。

  ''R_out＝8×32 kb/s''

  ''R_out＝256 kb/s''

==== 例3：TDM帧速率 ====

某TDM系统复用4个子信道，每个子信道每帧发送1 byte，每个子信道的数据速率为8 kb/s，求帧速率。

每个子信道每帧发送：

  ''1 byte＝8 bit''

帧速率：

  ''8000 bit/s÷8 bit/帧＝1000帧/s''

每个TDM帧的数据量：

  ''4×8 bit＝32 bit''

输出线路速率：

  ''1000帧/s×32 bit/帧＝32000 bit/s''

即：

  ''32 kb/s''

==== 例4：统计TDM线路容量判断 ====

4个子信道的峰值速率均为10 kb/s，但每个子信道平均只有25%的时间发送数据。

各子信道峰值速率之和：

  ''4×10＝40 kb/s''

平均总输入速率：

  ''4×10×25%＝10 kb/s''

同步TDM通常需要接近40 kb/s的线路容量，而统计TDM可以根据平均流量配置较低的输出速率，但还需要考虑：

  * 突发流量；
  * 控制字段开销；
  * 缓冲空间；
  * 允许的排队延迟；
  * 多个子信道同时发送的概率。

===== 十五、技术选择原则 =====

^ 使用场景 ^ 推荐技术 ^ 主要原因 ^
| 多路模拟信号同时传输 | FDM | 不同信号占用不同频带 |
| 广播和有线电视 | FDM | 可同时提供多个频道 |
| 多路稳定数字信号 | 同步TDM | 固定时隙，控制简单 |
| 多路突发计算机数据 | 统计TDM | 动态分配时隙，减少空闲浪费 |
| 光纤骨干网扩容 | WDM | 多个波长共享同一根光纤 |
| 各子信道流量稳定 | 同步TDM | 固定时隙易于管理 |
| 各子信道流量不均匀 | 统计TDM | 按实际需求动态分配时隙 |

===== 十六、考试重点 =====

**必须掌握：**

  * 多路复用的目的是让多个信号共享同一条物理传输线路。
  * MUX是Multiplexer的缩写，表示多路复用器。
  * DEMUX是Demultiplexer的缩写，表示多路分配器或解复用器。
  * FDM按频率划分信道。
  * FDM的各个子信道可以同时传输。
  * FDM的相邻子信道之间通常设置保护频带。
  * CATV和无线电广播是FDM的典型应用。
  * TDM按时间划分信道。
  * TDM中的各个子信道轮流占用信道的全部带宽。
  * 同步TDM采用固定时隙。
  * 同步TDM中，即使某个子信道无数据，其时隙仍然保留。
  * 统计TDM只为有数据的子信道动态分配时隙。
  * 统计TDM需要在时隙中加入信道标识或控制字段。
  * 统计TDM的线路利用率通常高于同步TDM。
  * 统计时分复用器也称为集中器。
  * WDM按光波波长划分信道。
  * WDM主要应用于光纤通信。
  * WDM可以看作光纤通信领域中的频分多路复用。

===== 十七、常见易错点 =====

**容易混淆的内容：**

  * FDM不是让各子信道轮流传输，而是同时在不同频带传输。
  * TDM不是为各子信道划分不同频率，而是分配不同时间片。
  * WDM中的各子信道由波长区分，不是由时隙区分。
  * FDM中的保护频带不能传输有效业务，因此会消耗频谱资源。
  * 同步TDM中的“同步”表示时隙位置固定，并且收发双方需要保持帧和时钟同步。
  * 统计TDM有时也称异步TDM，但它不同于字符通信中的异步传输。
  * 同步TDM的空闲时隙不会自动分配给其他子信道。
  * 统计TDM减少了空时隙，但会增加地址、缓冲和控制开销。
  * MUX用于发送端合并信号，DEMUX用于接收端分离信号。
  * WDM中的不同波长对应不同光频率，因此原理与FDM相近。
  * 复用提高的是线路共享效率，不会凭空增加物理信道本身的理论容量。
  * 计算FDM总带宽时不要遗漏保护频带。
  * 计算同步TDM输出速率时不要遗漏帧同步等控制开销。

===== 十八、英文缩写和术语速查表 =====

^ 缩写或术语 ^ 英文全称 ^ 中文含义 ^
| MUX | Multiplexer | 多路复用器 |
| DEMUX | Demultiplexer | 多路分配器或解复用器 |
| FDM | Frequency Division Multiplexing | 频分多路复用 |
| TDM | Time Division Multiplexing | 时分多路复用 |
| STDM | Synchronous Time Division Multiplexing | 同步时分多路复用 |
| Statistical TDM | Statistical Time Division Multiplexing | 统计时分多路复用 |
| Asynchronous TDM | Asynchronous Time Division Multiplexing | 异步时分多路复用，通常指统计时分复用 |
| WDM | Wavelength Division Multiplexing | 波分多路复用 |
| CWDM | Coarse Wavelength Division Multiplexing | 粗波分多路复用 |
| DWDM | Dense Wavelength Division Multiplexing | 密集波分多路复用 |
| PSTN | Public Switched Telephone Network | 公共交换电话网 |
| CATV | Community Antenna Television或Cable Television | 有线电视系统 |
| ASK | Amplitude Shift Keying | 幅移键控 |
| FSK | Frequency Shift Keying | 频移键控 |
| PSK | Phase Shift Keying | 相移键控 |
| QAM | Quadrature Amplitude Modulation | 正交幅度调制 |
| Guard Band | Guard Band | 保护频带或隔离频带 |
| Time Slot | Time Slot | 时隙 |
| TDM Frame | Time Division Multiplexing Frame | 时分复用帧 |
| Concentrator | Concentrator | 集中器 |
| Tx | Transmitter | 发送器 |
| Rx | Receiver | 接收器 |
| λ | Wavelength | 波长 |
| Hz | Hertz | 赫兹 |
| kHz | kilohertz | 千赫兹 |
| MHz | megahertz | 兆赫兹 |
| nm | nanometre | 纳米 |
| b/s | bit per second | 比特每秒 |
| kb/s | kilobit per second | 千比特每秒 |

===== 十九、本节知识脉络 =====

  1.3.6 多路复用技术
  │
  ├─ 基本设备
  │  ├─ MUX：发送端合并多路信号
  │  └─ DEMUX：接收端分离多路信号
  │
  ├─ FDM：频分多路复用
  │  ├─ 按频率划分子信道
  │  ├─ 各子信道同时传输
  │  ├─ 相邻信道设置保护频带
  │  ├─ 适合模拟或已调信号
  │  └─ 应用于广播、CATV和宽带局域网
  │
  ├─ TDM：时分多路复用
  │  ├─ 按时间划分时隙
  │  ├─ 各子信道轮流使用全部带宽
  │  │
  │  ├─ 同步TDM
  │  │  ├─ 固定分配时隙
  │  │  ├─ 位置表示数据来源
  │  │  └─ 空闲时隙造成浪费
  │  │
  │  └─ 统计TDM
  │     ├─ 动态分配时隙
  │     ├─ 只服务有数据的子信道
  │     ├─ 时隙需要携带信道标识
  │     └─ 线路利用率更高
  │
  └─ WDM：波分多路复用
     ├─ 按光波波长划分信道
     ├─ 多个波长同时传输
     ├─ 主要用于光纤通信
     └─ 可提高单根光纤的总容量

===== 二十、相关条目 =====

  * [[network_planner:chapter_01:01_03_04_pcm|1.3.4 脉冲编码调制]]
  * [[network_planner:chapter_01:01_03_05_communication_switching|1.3.5 通信方式和交换方式]]
  * [[network_planner:chapter_01:01_03_07_spread_spectrum|1.3.7 扩频技术]]
  * [[network_planner:chapter_01:start|返回第1章首页]]

{{tag>软考 网络规划设计师 计算机网络 数据通信 多路复用 FDM TDM STDM 统计时分复用 WDM MUX DEMUX CATV}}