计算机网络——多路复用技术

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1. 定义

        多路复用是一种技术,允许在一个传输介质上传输多个信号或信息流。这种技术对于优化资源使用和增加网络的传输能力至关重要。

2. 分类

        以下是对所提到的不同类型的多路复用的详细解释:

2.1 频率分割多路复用 (FDM - Frequency Division Multiplexing)

        在FDM中,每个信号在同一个通道上以不同的频率传输。就像每个广播电台都在不同的频率上发射,以避免干扰。主要用于模拟传输,如FM广播,无线电广播。

        拓展为波分多路复用

2.2 模拟时分多路复用

        在此,信号按照规定的时间间隔依次传输。每个信号都被分配到一个特定的时间段,从而避免了干扰。通过对原始信号进行采样:

        这种方法是在规定的时间间隔内对模拟信号进行采样。每个样本代表信号在某一时刻的值。

2.3 数字时分多路复用 (TDM - Time Division Multiplexing)

        与模拟时分多路复用相似,但用于数字信号。来自多个来源的数据按顺序传输,一个接一个,分配在定义的时间段内。按照时间片轮流地占用整个带宽

        通过采样和数字化,首先对模拟信号进行采样,然后将每个样本转换为数字值。这些数字值然后被多路复用并传输。

2.4 统计多路复用STDM(异步时分多路复用)

2.4.1 基本概念

        与TDM不同,其中每个通道都有固定的时间段,统计多路复用根据需求分配时间。如果一个通道没有数据要发送,它的时间段可以被另一个通道使用。所有通道不是持续使用时,这更为高效。

2.4.2 数据分组的概念

        代网络中很常见,如互联网,其中数据以数据包的形式发送。在数据网络中,分组是一种常见的数据传输方式。这里的分组通常指的是将数据分割成小块进行传输的过程,这些小块被称为“包”。统计复用是分组传输中使用的一种技术,它在多个数据源之间共享一个通信通道。以下是一些相关概念的解释:

        统计复用:在统计复用中,当一个数据源在发送数据时,其他的数据源需要保持沉默,即不发送数据。

        公平使用:为了确保所有的数据源都能公平地使用复用通道,需要限制单个数据源占用通道的时间,防止其长时间独占通道。

        分组:数据被分割成称为“包”的单位。这种方法有助于在多个数据源之间公平和有效地分享通道。

        包的大小:包通常有最大和有时候有最小的尺寸限制。

        包头:每个包都包含一个头部信息,就像一个标签一样,它包含了发送和接收的相关信息,确保在接收端能够识别包的来源和目的地,以及如何正确地处理这些包。

        总之,分组使得网络能够更有效地处理多源数据的传输,通过将数据分成小块,并通过包头信息确保数据能够被正确地传输和接收。这是现代网络通信的一个基础概念。通过在公共通道上路由属于不同通信的信息段。在这种方法中,来自不同通信的不同信息段(例如,数据包)在一个公共通道上路由。

3. 不同类型的多路复用的优点和缺点

3.1 时分多路复用 (TDM - Time Division Multiplexing)

3.1.1 优点

        简单性:TDM 实施相对简单。保证的带宽和传输延迟:每个通道都有一个专用的时间段,从而保证了一定的服务质量。 它保留了通信期间的时间资源(时隙),即使在沉默期也是如此。

3.1.2 缺点

        资源利用不足:如果一个通道在其时间段内没有数据要传输,那么这个时间段就会被浪费。特别是当通信是静默的时候,这可能导致容量的低效使用。

3.2 频分多路复用 (FDM - Frequency Division Multiplexing)

3.2.1 优点        

        通道隔离:每个通道都有自己的频率带,从而减少了通道之间的干扰。

        适用于模拟信号:FDM 常用于模拟广播和电视。

        能够保证带宽和传输延迟。在频率复用中,通信通道的带宽是固定的,因此可以保证数据传输速率和稳定性。

3.2.2缺点        

        固定带宽:分配给每个通道的带宽是固定的,如果一个通道没有足够的数据要传输,可能导致带宽浪费。

        需要滤波器:为了分离不同的通道,需要滤波器,这可能使硬件变得复杂。

3.3 波长分割多路复用 (WDM - Wavelength Division Multiplexing)

3.3.1 优点

        高容量:WDM 常用于光纤网络以增加传输容量。

        通道隔离:与 FDM 类似,每个通道都有自己的波长,从而减少了干扰。

        通常用于光纤通信,允许在不同的波长上同时传输多个信号,每个波长相当于一个独立的通信通道。

3.3.2 缺点

        高成本:WDM 所需的设备,特别是密集波长分割多路复用 (DWDM),可能会很昂贵。

        技术复杂性:实施和维护 WDM 可能需要专门的技术专长。

3.4 统计复用(Multiplexage statistique)

3.4.1 优点

        通道使用优化:当一些数据源处于沉默状态(即没有数据发送)时,它们的通道可以被其他数据源使用,从而优化了通道的使用效率。

        最大化数据传输:这种复用方法目前是数据传输中最常用的方式。

3.4.2 缺点

        带宽共享:所有的数据源共享整体带宽,没有固定的带宽保障,除非使用Frame Relay或ATM这样的技术,但这会增加预留和控制使用的复杂性。

        没有传输延迟保证:与频率或时间复用不同,统计复用不能保证每个通信的传输延迟。

        时延抖动(gigue)可能很大:因为数据传输是基于实时需求和网络拥堵情况,所以传输时间可能会有较大的变化。

        实时应用不适用:对于需要固定带宽和低延迟的实时应用(如视频通话或在线游戏),除非进行带宽过量配置,否则这种复用技术可能不太适合。

        统计复用适用于数据传输,特别是在不需要严格保证延迟和带宽的情况下。然而,对于那些对延迟敏感的实时应用,可能需要其他类型的复用技术或者额外的技术措施来保证服务质量(QoS)。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-818935.html

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